Temperaturverlauf beim Schmelzen von Eis

In folgender Anleitung möchte ich euch zeigen, wie man den Temperaturverlauf beim Schmelzen von Eis experimentell ungefähr bestimmen kann.

Als Erstes erkläre ich die Vorbereitung dieses physikalischen Experiments. Natürlich braucht man für dieses Experiment Eiswürfel und diese kann man selbst herstellen, indem man Wasser in eine Form gießt und diese Form danach in das Tiefkühlfach des Kühlschranks stellt. Als Nächstes wartet man bis das Wasser fest geworden ist. Der nächste Schritt ist, dass man sich ein geeignetes Gefäß im Haushalt (Große Tasse oder ein Marmeladenglas) und ein Thermometer sucht, das einen Messbereich zwischen -10 und 20 Grad Celsius haben sollte. Beispielsweise ist ein Kühlschrankthermometer für dieses Experiment sehr gut geeignet. Dann legt man das Eis auf ein Geschirrtuch, zerschlägt es vorsichtig in kleine Stück und gibt es anschließend in das Gefäß und fügt Leitungswasser hinzu.

Jetzt werde ich euch die Durchführung des Experiments beschreiben. Am Anfang misst man die Temperatur des Eiswassers, jedoch muss man dieses Gemisch vorher umrühren. Dann stellt man eine Tabelle auf. Diese Tabelle hat 2 Zeilen und 10 Spalten. Ganz links in die Tabelle kommt oben die Zeit in Minuten hinein und unten die Temperatur. Danach trägt man in die restlichen 9 Spalten der Tabelle oben immer die Minuten mit jeweils 2 Minuten Abstand ein. Dabei fängt man bei 0 Minuten an und hört mit 16 Minuten auf. Nun misst man alle 2 Minuten die Temperatur und trägt sie in die Tabelle ein. Und schon ist man fertig und man kann die Ergebnisse auswerten.

Sinnvoll sind noch ein paar Ergänzungen. Es macht durchaus einen Unterschied, ob man drei Eiswürfel in einer Tasse Wasser schmelzen lässt oder eine Badewanne voll Eiswürfel. Es wäre durchaus sinnvoll sich daher im Versuchsprotokoll auch zu notieren, wie viel Gramm Eiswürfel man mit wie viel Milliliter kaltem Wasser gemischt hat und wie kalt das Wasser aus der Leitung war.

Wenn man für so ein Referat kein passendes Thermometer hat, kann man oft auch Abhilfe schaffen, wenn man den Lehrer freundlich um eine Leihgabe bittet. Eventuell habe man zu Hause auch ein mobiles Backofen-Thermometer, das diesen Messbereich abdeckt.

Es reicht auch nicht, wenn man die Werte in eine Tabelle einträgt. Eine einfache Grafik, wo man auf der X-Achse den einen Wert (beispielsweise die Temperatur) und auf der Y-Achse den anderen Wert (beispielsweise die Zeit) in sinnvollen Einheiten anlegt und die Messwerte einträgt und zu einer Kurve verbindet, das kann auf einen Blick das Vorgehen zeigen. Wichtig ist für die Grafik halt, dass man den Maßstab nicht zu fummelig klein wählt und immer exakt in gleichen Zeitabständen misst.

Wer es wissenschaftlich ganz exakt machen will, fertigt noch eine zweite Probe unter den gleichen Bedingungen an und wiederholt das Experiment. So kann man zeigen, dass die Messwerte nicht zufällig entstehen, sondern dass es sich da abzeichnet, dass da eine Gesetzmäßigkeit dahinter steckt.