Wasser kommt in drei physikalischen Zuständen vor: - Der feste Zustand (Eis oder Schneeflocken), - Der flüssige Zustand (flüssiges Wasser) und schließlich - Der gasförmige Zustand (Wasserdampf). Die Zustandsänderungen lauten wie folgt:
So präsentieren sich Moleküle in den drei Zuständen:
Gasmoleküle. Schnelle und unordentliche Bewegung. Zusammenstösse
Flüssige Moleküle in Kontakt. Langsame und unordentliche Bewegung. Bewegungsaustausch
Festmoleküle in Kontakt. Geordneter Zustand. Vibrationen
Die meisten Flüssigkeiten ziehen sich zusammen, wenn ihre Temperatur sinkt. Das Wasser ist anders. Wasser zieht sich auf 4°C zusammen und dehnt sich dann aus, bis es erstarrt. Eis ist weniger dicht als flüssiges Wasser, weil der geordnete Zustand Lücken aufzeigt, die im im ungeordneten Zustand nicht vorhanden sind. Wenn sich das Wasser wie andere Flüssigkeiten benähme, dann würde es keinen Eisberg geben, das Eis deiner Limonade würde auf den Boden des Glases sinken, und die Teiche würden von unten gefrieren! Auf der Erde kommt das Wasser in diesen drei Formen vor. Denn die Erde ist ein ganz besonderer Planet mit genau den richtigen Temperaturen und Drücken.
Oberflächenspannung ist der Name, den wir der Kohäsion von Oberflächenwassermolekülen geben. Gib einen Tropfen Wasser auf ein Stück Wachspapier. Untersuche den Tropfen. Was ist seine Form? Warum hat es diese Form? Was ist los? Wassermoleküle werden von Wachspapier nicht angezogen. Jedes Tropfenmolekül wird von den anderen Tropfenmolekülen angezogen. Dies erklärt, warum Wasser seine Oberfläche minimiert und dazu neigt, eine sphärische Form anzunehmen. Es ist, als würden die Moleküle der Oberfläche eine "Haut" bilden, die die anderen Moleküle festhält: Die Oberflächenspannung.
Legen Sie vorsichtig eine Klammer auf das Wasser. Sie schwebt. Was ist los? Die folgenden Bilder zeigen Ihnen den Effekt der Oberflächenspannung:
Die Oberflächenspannung kommt von den kohäsiven Eigenschaften vom Wasser. Die Kapillarität hingegen kommt von ihren adhäsiven Eigenschaften. Tauchen Sie einen transparenten Strohhalm in ein Glas Wasser. Untersuchen Sie den Wasserstand im Stroh: Das Wasser klettert in dem Strohhalm.