Kältemischung – Eine Mischung aus Wasser und Eis wird kälter durch Salz
Der Versuch im Überblick
Eine Kältemischung mit Wasser, Eis und Salz herstellen.
Alltagsbezug zur Welt der Kinder
- gestreutes Salz auf den Straßen, um sie vom Eis zu befreien
- schnelles Zufrieren von Pfützen, Seen und Flüssen, langsames Gefrieren von Salzwasser im Meer
- Entdecken der Kühlfunktionen von Kühltaschen, Kühlakkus und elektrischen Geräten, wie Kühlschrank und Tiefkühltruhe
Benötigte Materialien
- Topf
- Becher, Gefäße, Verpackungen, die sich gut eignen, um Eiswürfel herzustellen (Achtung: kein Glas)
- Wasser
- Salz (Sorte egal)
- Thermometer
- Löffel
Die Versuchsabfolge
- Becher, Gefäße, Verpackungen mit Wasser füllen und ins Tiefkühlfach stellen, eine Nacht ruhen lassen
- Becher, Gefäße, Verpackungen aus dem Tiefkühlfach nehmen, Eis herauslösen und zerstoßen
- Topf mit kaltem Wasser füllen, zerkleinertes Eis hinzugeben
- Thermometer in die Wasser-Eis-Mischung stellen, Mischungstemperatur etwas oberhalb von 0 °C stellt sich ein
- gegebenenfalls immer wieder etwas Eis nachgeben, um die Mischung „kühl“ zu halten
- Salz zur Mischung dazu geben und gut verrühren, immer wieder etwas Salz nachgeben
- Thermometer in die Wasser-Eis-Salz-Mischung stellen, Temperatur sinkt auf unter 0 °C
Das steckt dahinter
Der Gefrierpunkt von Wasser liegt bei 0 °C. Wird zum Wasser noch Eis und Salz zu einer sogenannten Kältemischung dazu gegeben, wird die Mischung von alleine kälter und der Gefrierpunkt, der zuvor bei 0 °C lag, sinkt weiter ab. Es gilt, je mehr Salz im Eiswasser gelöst wird, desto niedriger wird der Gefrierpunkt. Da nur eine endliche Menge Salz in einer bestimmten Menge Wasser gelöst werden kann, liegt der niedrigste Gefrierpunkt einer gesättigten Salzlösung bei etwa bei -21 °C. Durch Hinzugabe von Salz wird aus dem Eis der Kältemischung ständig neues Wasser gebildet. Für diesen Prozess wird Energie benötigt. Diese, zunächst fehlende Wärmeenergie holt sich die Kältemischung aus sich selbst und wird dadurch „einfach kälter“.
Der Kühlschrank hingegen benötigt zum Funktionieren elektrischen Strom. Er braucht also Energie von außen, um Lebensmittel kalt zu halten.
Ideen zum Weiterforschen
Nachdem der Gefrierpunkt des Eiswassers durch Salz erniedrigt wurde, wird nun nachgewiesen, dass die Kältemischung erst bei weit niedrigeren Temperaturen als reines Wasser gefriert. Dazu werden sowohl die Kältemischung als auch das reine Wasser jeweils in einen Becher gegeben. Beide werden über Nacht ins Tiefkühlfach gestellt. Am nächsten Tag kann gut beobachtet werden, dass das reine Wasser gefroren und die Kältemischung noch flüssig ist.
Die Termine für die Fortbildungen zu „Forschen mit Wasser“, „Forschen mit Sprudelgas“ sowie für alle weiteren Themen finden Sie in unserem Kalender.
Kältemischung (PDF)
19. Februar 2019