Kann Wasser gefrieren, wenn es an der Ausdehnung gehindert wird?

Question

Wasser bildet bei ca. 4° durch seine Assoziationsfähigkeit mit Nachbarmolekülen die kompaktesten Assoziate.
Eis hingegen hat eine offene Käfigstruktur aus Sauerstoffatomen, die durch Wasserstoffbrücken zwischen den an fixen Stellen des Kristalls lokalisierten Wassermolekülen (Gitterbausteine) verbunden sind.

Beim Gefrieren entstehen also Hohlräume und Eis hat nur noch 90% der Dichte von Wasser -eine Vergrösserung des Volumens ist die Folge.

Was passiert jedoch, wenn eine Ausdehnung verhindert wird?

Ich würde vermuten, dass sich zunächst Druck aufbaut und die Temperatur ansteigt, bei fordauernder Kühlung (z.B. Weltraum)müsste jedoch irgendwann die Energie aufgebraucht sein.
Wäre das Endresultat komprimiertes Eis oder Wasser, welches nicht mehr gefrieren kann??

Oder kennt jemand ein Forum, wo ich das Problem noch posten könnte??

Answer 1

Majona meint mit diesem bestimmten Punkt den Tripelpunkt in dem die 3 Aggregatzustände gleichzeitig bestehen. Wenn man von diesem Tripelpunkt die Temperatur senkt und den Druck erhöht ergibt sich immer ein fester Aggregatzustand.
Dies ist aber wohl zu theoretisch. Nach deinem Modell bewegen sich die gewinkelten Wassermoleküle bei 4 Grad ineinander. Wenn man nun das Volumen beibehält und die Temperatur senkt verringert man die Bewegungsenergie der Moleküle. Sinkt die Temperatur bis zu einem bestimmten Punkt können sich die Moleküle nicht mehr von Platz bewegen und es handelt sich um einen Feststoff. Der äußere Druck muss nur größer sein als die Kräfte der Wasserstoffbrücken.

Answer 2

... das Wasser würde die Sperre sprengen.

Answer 3

Was ich nicht weiß ist, ab welcher Temperatur sich gefrorenes Wasser beginnt auszudehnen - und um wieviel Prozent sich das Volumen maximal vermehren kann.

Aber Wasser - und auch Eis - finden ihren Weg. Deshalb platzen Flaschen - und auch Autokühler und Motoren. Unterstützt dadurch, dass das Material durch Kälte spröder - und damit instabiler wird.

Aber es ist schon interessant, ob es dauerhaft einen Gegendruck gibt, der größer ist als die "Wasserkraft"!

Answer 4

Ich denke es bleibt flüssig da sich der Druck zwar erhöht, aber aufgrund des Platzmangels nicht in die andere Zusatndform übergehen kann.
Sowie da nur etwas Platz entstehen würde wäre es schlagartig Eis.

Gruß
Franky

Answer 5

oje...wir hatten da mal ein Praktikum in physikalischer Chemie an der Uni, wo wir so nen Apparat hatten..ein Druckgefäß gefüllt mit Wasser
Regelung für Druck und Temperatur..und so ein kleines Fenster, wo man gesehen hat, wie das Wasser grad ist..Eis, Gas, Flüssigkeit..oder beides, oder alles drei auf einmal..

es gibt einen Punkt mit einem bestimmten Druck-Temperatur-Volumenverhältnis, bei dem man gleichzeitig Eis, Wasser und Gas hat..dann gibt es überkritische und unterkritisches Temperatur..war alles furchtbar
kompliziert - und ich hab mich geduckt, als ich drüber abgefragt wurde...es kann alles flüssig sein, obwohl es fest sein müßte und dann schlagartig in einem Moment dann Eis werden...das heißt dann unterkühlte Flüssigkeit glaub ich..

die in der physikalischen Chemie wissen das besser..

http://de.wikipedia.org/wiki/Aggregatzustand#Phasendiagramme

aber warte mal - ist nicht flüssiges Wasser vom Abstand her sogar größer als festes??verwirrt bin...nö ist es nicht - ach ich HASSE diese Phasendiagramme...