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Wieso erfrieren die Fische im Winter nicht?

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Vor ein paar Wochen war es einige Tage so kalt, daß sogar die Seen zugefroren sind. Ein paar ganz wagemutige haben sich sogar getraut und sind auf der Eisfläche Schlittschuh gelaufen! Aber was machen eigentlich die Fische im Winter?

Ganz einfach: Die Fische leben auch im See, wenn dieser zugefroren ist. Gewässer frieren nämlich von oben nach unten zu und so gibt es in ausreichend tiefen Gewässern noch jede Menge flüssiges Wasser unter dem Eis. In der Tiefe des Sees hat das Wasser nur eine Temperatur von plus 4 Grad, aber die Fische können ihre Körpertemperatur weit absenken und sich über lange Zeit so ruhig verhalten, daß sie nur sehr wenig Energie brauchen und den Winter überstehen können.

Die Anomalie des Wassers

Daß die Fische überleben, verdanken sie einer speziellen Eigenschaft des chemischen Stoffes Wasser. Man nennt diese Eigenschaft die Anomalie des Wassers. Sie bewirkt, dass Seen von oben nach unten gefrieren, Eisberge im Meer und Eiswürfel auf der Limonade schwimmen. Ohne diese Eigenschaft würden die Gewässer von unten nach oben zufrieren und die Fische würden irgendwann tot auf den zugefrorenen Seen liegen. So hätte sich in grauer Vorzeit kein Leben in den Ozeanen und auf der Erde entwickeln können. Es gibt im ganzen Universum neben dem Wasser nur noch zwei Metalle, die diese Eigenschaft auch besitzen.

Der See friert von oben nach unten zu

Abbildung: Ein zugefrorener See im Winter - am Grund ist das Wasser genau 4 Grad warm


Was bewirkt die Anomalie des Wassers?

Die meisten Stoffe ziehen sich zusammen, wenn sie sich abkühlen und verlieren damit immer mehr an Volumen. Nicht so das Wasser. Wasser zieht sich zwar auch beim Abkühlen zusammen, aber nur bis plus 4 Grad Celsius. Bei dieser Temperatur hat Wasser die höchste Dichte und das kleinste Volumen. Das 4 Grad kalte Wasser ist so schwer, daß es im See zu Boden sinkt.

Am Grund des Sees hat das Wasser also 4 Grad, warm genug, damit die Fische überwintern können. Ist das Wasser kälter als 4 Grad , so nimmt das Volumen wieder zu. Bei 0 Grad wird Wasser fest, es gefriert. Festes Wasser, also Eis, hat noch einmal deutlich mehr Volumen. Bei gleichbleibendem Gewicht bedeutet dies aber auch, dass die Dichte des Eises geringer wird. Eis schwimmt also auf dem Wasser und der See beginnt von oben zu gefrieren.

Was hat das mit Limonade zu tun?

Du kannst diese Tatsache auch selbst beobachten, wenn du Eiswürfel in deine Limonade gibst. Die Eiswürfel sinken nicht etwa zu Boden sondern schwimmen an der Oberfläche und ragen sogar zu einem kleinen Teil aus der Flüssigkeit heraus.

Eiswürfel schwimmen oben
Foto: Eiswürfel in einem Glas Wasser schwimmen oben


Aber die Anomalie des Wassers hat noch mehr mit deiner Limonade zu tun! Wenn du im Sommer eine Limonadenflasche schon einmal zum Kühlen ins Eisfach gelegt und dort vergessen hast, ist nach einiger Zeit die Flasche geplatzt und die Limo hat sich ins Eisfach ergossen. Auch in diesem Fall hat sich das Volumen des Wassers vergrößert und zwar so stark, daß die Flasche zu eng geworden ist. Das Eis hat das Glas regelrecht gesprengt!


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