Minus 273 Grad Celsius ist eine Temperatur, die für uns Menschen unvorstellbar kalt ist. Es handelt sich um den absoluten Nullpunkt, also den tiefst möglichen Wert, den eine Temperatur erreichen kann. Bei dieser Temperatur bewegt sich die Materie nicht mehr und es gibt keine Wärmeenergie mehr. Doch was bedeutet das für Wasser und andere Stoffe?
Bei dieser extremen Kälte würde Wasser zu Eis erstarren. Wasser gefriert allerdings nicht bei 0 Grad Celsius, sondern erst bei einer Temperatur von -2 Grad Celsius. Das liegt daran, dass Wasser bei seiner Erstarrung Energie frei setzt und diese Energie muss erst einmal abgeführt werden, bevor das Wasser gefrieren kann.
Kindern wird oft erklärt, dass Wasser bei einer Temperatur von 0 Grad Celsius gefriert. Das stimmt zwar nicht ganz, ist aber eine gute Näherung. Für Kinder ist es einfacher zu verstehen, dass Wasser bei der Null-Grad-Marke zu Eis wird.
In der Natur kommt es selten vor, dass Wasser bis zum Gefrierpunkt abkühlt. Das liegt daran, dass Wasser eine hohe Wärmekapazität hat und damit viel Energie benötigt, um sich aufzuheizen oder abzukühlen. Deshalb hat Wasser in einer Tiefe von etwa 4 Grad Celsius seine höchste Dichte und sinkt auf den Grund von Seen und Flüssen. Dadurch kann das Wasser in tieferen Schichten nicht einfrieren, da es ständig mit wärmerem Wasser von oben durchmischt wird.
Wenn Wasser gefriert, dehnt es sich aus. Das liegt daran, dass die Moleküle im Eis eine hexagonale Struktur bilden und dadurch mehr Platz benötigen. Aus diesem Grund schwimmt Eis auf dem Wasser, da es leichter als Wasser ist. Dieser Effekt ist sehr wichtig für das Überleben von Leben in Gewässern. Wenn Eis auf dem Wasser schwimmt, bildet sich eine isolierende Schicht, die das Wasser unter dem Eis vor weiterem Gefrieren schützt und so das Leben unterhalb des Eises ermöglicht.
Insgesamt zeigt sich, dass bei einer Temperatur von minus 273 Grad Celsius Wasser zu Eis wird. Wasser erstarrt allerdings nicht bei 0 Grad Celsius, sondern erst bei -2 Grad Celsius. Das Verhalten von Wasser beim Gefrieren und die Eigenschaft, dass Eis auf Wasser schwimmt, sind wichtige Faktoren für das Leben in Gewässern.
Wasser dehnt sich um etwa 9% aus, wenn es gefriert.
1 Liter Wasser wiegt 1 kg, weil das metrische System auf der Dichte von Wasser basiert. Bei 4 Grad Celsius hat Wasser eine Dichte von genau 1 kg/Liter. Daher wird 1 Liter Wasser bei dieser Temperatur als 1 Kilogramm definiert.
Wasser wird schwerer, wenn es unter 4 Grad Celsius abgekühlt wird und zu Eis wird.