Kältemischung – „Plötzlich Wissen!“

Material:

Drei Gläser, zwei mit zerstoßenem Eis und etwas Wasser, eins nur mit Wasser
ein Paket Salz
Drei Thermomether
(optional: Regenzgläschen mit Wasser)
(optional: Silizium-Gel oder Wasserglas für exothermen Effekt)

Experiment:

Ein Glas Wasser, zwei Gläser mit Eis und etwas Wasser, in jedem Steckt ein Thermometer. Zwei Teellöffel Salz in Wasser einrühren. Ein Glas mit Eis unverändert lassen, das zweite Glas mit Eis mit 2-3 Teelöffeln Salz gut vermischen.

Die Temperatur des gesalzenen Wassers sinkt leicht. Das Glas mit dem Eis sollte 0°C zeigen. Die Temperatur des gesalzenen Eis-Glases sinkt deutlich unter 0°C, theoretisch ist bis -21°C möglich. Wasser in Reagenzgläschen kann in dem Salz-Eis-Gemischt eingefroren werden.

Messung Salzkühlschrank — Messung “Salzkühlschrank”. Links: Wasser, Mitte: Eis, Rechts: Eis mit Salz.

Warum:

Bereits die Römer wussten: wenn man Eis salzt, bleibt es länger kalt. Man nennt das ganze auch “Kältemischung”. Wenn sich Salz in dem Wasser-Eis-Gemisch löst, wird das Kristallgitter des Salzes aufgebrochen. Dafür wird Energie benötigt, die aus der Umgebung gezogen wird und so wird das Wasser-Eis-Gemisch kälter als 0°C. Man nennt das auch den endothermen Wärmeeffekt (“endo” griechisch für “innen”, “therm” griechisch für “warm”). Wenn sich Wasser um einzelne Moleküle aus dem Salzkristall-Gitter anlagert, wird auch wieder Energie gewonnen. Das nennt man Hydrationsenergie. Bei Salz wird mehr Energie für das Aufbrechen des Gitters benötigt als durch die Hydration gewonnen wird – deswegen wird die Kältemischung kalt. Das geht auch anders herum: Bei Silizium-Gel, das oft in Windeln zum Binden der Flüssigkeit Verwendung findet, wird mehr Energie durch Hydartaion frei als durch das aufbrechen des Gitters gewonnen wird – die Lösung wird warm. Das nennt man dann eine exotherme Reaktion.

Moment mal! Wenn man mit einer Kältemischung andere Dinge gefrieren lassen kann… dann können wir damit auch Speiseeis herstellen! Man nehme: Einen Gefrierbeutel und füllt ihn mit Eiswürfeln und ein paar Teelöffeln Salz. Dann füllt man in einen zweiten Gefrierbeutel etwas Speiseeis-Rohmasse, verschließt diesen gut und steckt ihn in den ersten Gefrierbeutel mit der Kältemischung. Ordentlich kneten und durchschütteln sollte die Speiseeis-Rohmasse im inneren Beutel gefrieren lassen. Man muss etwas Experimentieren um herauszufinden wie viel Rohmasse eine Kältemischung gefrieren lassen kann – viel Spaß dabei und guten Appetit.

Kurzes Rezept “Speiseeis-Rohmasse”:

500g klein gehackte Früchte
200ml Sahne
250g Quark
Zucker

Die Sahne schlagen und gründlich mit den Früchten, dem Quark und dem Zucker verrühren.

Was hat das mit Meeren und Ozeanen zu tun?

Meerwasser hat einen erhöhten Salzgehalt. Dadurch sinkt der Gefierpunkt auf etwa -1,8°C. Mehr zum Thema Meereis findet ihr unter diesem Link.

Unsere Science Slam Kollegen von “Methodisch Inkorrekt” ernennen wir hiermit zu Paten dieses Experiments, das man in ihrer lustigen PodCast-Folge Methodisch inkorrekt! 57 “Personal-istkosten” nachhören kann.