von Michael Himmelbauer

Bislang dachte ich, Wasser könne nur bei sehr hohen Temperaturen, also über 100°C, sieden. Das stimmt aber nur unter Normaldruck (ca. 1 bar).

Grundsätzlich gilt jedoch: desto höher der Umgebungsdruck, desto höher die Siedetemperatur.

Dazu gibt es einen ganz einfachen Versuch, für den man folgendes benötigt:

• 1 (Plastik-)Spritze
• Leitungswasser

Im Folgenden saugt man etwas Wasser mit der Spritze an. Nun muss man die Spritze vorne zuhalten (am besten mit einem Finger) und an der Spritze hinten anziehen.

Was passiert?

Es ist zu beobachten, dass das Wasser in der Spritze zu sieden beginnt.

Doch warum ist das so?

Die Siedetemperatur eines Stoffes (nicht nur von Wasser) hängt vom Umgebungsdruck, also meistens vom Luftdruck, ab. So ist diese am Mount Everest (8848 Meter Seehöhe) geringer als an der Küste des Meeres. (Der Luftdruck nimmt mit der Höhenlage ab, da nicht mehr so viele Luftschichten von oben drücken.)

Das ist der Grund, warum man Eier in höherer Lage länger kochen muss, damit sie den gewünschten Zustand erreichen oder das Kochen am Mount Everest länger dauert als im Tal.

Dieser Effekt wird bei einem Druckkochtopf genutzt. Beim Erhitzen durch den Herd wird der Druck im Kochtopf von einem Ventil im Deckel erhöht, wodurch der Druck innen ansteigt. Damit wird eine höhere Temperatur benötigt, um das Wasser zum Sieden zu bringen, und das Essen ist schneller gar. Deshalb wird diese Art von Kochtopf auch Schnellkochtopf genannt.

In der Physik werden die drei Aggregatzustände (fest, flüssig, gasförmig) und deren Übergänge in Abhängigkeit vom Druck in einem sogenannten Phasendiagramm dargestellt.

Von Wasser sieht das beispielsweise so aus:

Auf einem solchen Phasendiagramm ist eingezeichnet, unter welchen Druck- und Temperaturverhältnissen ein Stoff (in diesem Fall Wasser (H₂O)) welchen Aggregatzustand einnimmt.

An den violetten Linien sind zwei verschiedene Aggregatzustände möglich, da eine gewisse Energiemenge nötig ist, um einen Stoff zum Schmelzen oder Sieden zu bringen, ohne dass sich die Temperatur erhöht. 

zum Diagramm: 1: Übergang flüssig – gasförmig (= sieden/verdampfen); 2: Übergang fest – gasförmig (= sublimieren); 3: Übergang fest – flüssig (= schmelzen)

Nur bei einem Temperatur- und Druckzustand kann der Stoff alle drei Aggregatzustände einnehmen, dem sogenannten Tripelpunkt (Punkt, an dem sich alle drei violetten Linien schneiden). Unterhalb des Drucks des Tripelpunktes ist der flüssige Aggregatzustand nicht möglich.

Zusammenfassend ist also festzuhalten, dass der Aggregatzustand eines Stoffes nicht nur von der Temperatur, sondern auch vom Umgebungsdruck abhängt.

Quelle:
Putz, Bruno: Faszination Physik 5 bis 6. Linz: Veritas-Verlag 2018, S. 98-99