“Wasserkochen” — ein scheinbar trivialer Vorgang

BEKANNTERMAßEN SIEDET Wasser unter Normbedingungen bei 100°C. Die Löslichkeit von Gasen in Wasser nimmt mit steigender Temperatur ab, so dass durch Erhitzen gelöste Gase ausgetrieben werden. Erhitzt man “frisches” Leitungswasser im Kochtopf, so bilden sich zunächst am Topfboden kleine Luftbläschen, die emporsteigen. Aufgrund des Temperaturgradienten im Wasser sind in Form von Schlieren Konvektionsströmungen zu beobachten, die zu einer Durchmischung der Flüssigkeit führen. Bei weiterer Energiezufuhr bilden sich ab einer Temperatur von ca. 80°C am Topfboden Blasen aus Wasserdampf. Da die darüber liegenden Wasserschichten zunächst noch unterhalb der Siedetemperatur liegen, kollabieren die aufsteigenden Dampfblasen jedoch sofort wieder: Der Wasserdampf kondensiert. Bei weiterem Erhitzen erwärmen sich auch die oberen Wasserschichten, so dass große Wasserdampfblasen schließlich bis an die Oberfläche gelangen und das Wasser dabei heftig brodelt. Zu diesem Zeitpunkt bestehen die aufsteigenden Blasen aus Wasserdampf. Wir haben Schüler verschiedener Jahrgänge im Schuljahr 2001/2002 und Studienanfängern Chemie die folgende Frage gestellt: “Wasser wird in einem Becherglas auf einer Heizplatte bei höchster Stufe erhitzt, so dass es siedet. Woraus bestehen die im Wasser aufsteigenden Blasen?” Die Ergebnisse sind in Tab. 1 zusammengestellt.