Leitungswasser enthält atmosphärische Gase wie Stickstoff und Sauerstoff, die darin gelöst sind. Wenn das mit Wasser gefüllte Glas einige Stunden lang steht, steigt seine Temperatur leicht an (das Wasser wird wärmer), was dazu führt, dass die darin gelösten Gase aus dem Wasser austreten und an der Innenseite des Glases Blasen bilden.
Füllen Sie ein Glas mit Wasser (bei oder unter Raumtemperatur) und lassen Sie es einige Stunden lang stehen (Sie können dazu Leitungswasser verwenden). Nach einiger Zeit werden Sie feststellen, dass an der Seite des Glases (auf der Innenseite) sehr kleine Blasen entstehen. Warum passiert das?
Löslichkeit von Gasen in Wasser
Das Wasser, das aus dem Wasserhahn kommt, reist durch Rohre, bevor es in große Lagertanks gelangt. Deshalb steht das Wasser in den Leitungen unter einem höheren Druck als normal und ist außerdem kühler. Diese beiden Bedingungen sind ideal, um bestimmte Gase zu lösen, die in unserer Atmosphäre reichlich vorhanden sind, darunter Stickstoff und Sauerstoff.
Gase sind bei kälteren Temperaturen besser in Wasser löslich
Gase sind im Allgemeinen besser in Wasser löslich, wenn es eine niedrigere Temperatur hat. Man kann also sagen, dass die Löslichkeit von Gasen in Wasser mit steigender Wassertemperatur abnimmt. Das nachstehende Diagramm soll veranschaulichen, wie sich die Löslichkeit von Gasen mit steigender Temperatur verändert.
Die Veränderung der Löslichkeit von Kohlendioxid in Wasser mit steigender Temperatur
Der Abwärtstrend der Löslichkeit von Gasen mit steigender Temperatur ist dem Anstieg des Dampfdrucks mit der Temperatur sehr ähnlich. Wenn das Wasser kalt ist, werden mehr Gasmoleküle in ihm aufgelöst. Wenn das Wasser jedoch wärmer wird (d. h. die Temperatur steigt), nimmt auch die kinetische Energie der Gasmoleküle zu.
Dadurch können sich diese Moleküle freier bewegen und die intermolekularen Bindungen, die sie zusammenhalten, aufbrechen und aus der Lösung entweichen. Deshalb nimmt die Löslichkeit von Gasen mit steigender Temperatur ab.
Gefahr für Wasserlebewesen durch wechselnde Wassertemperaturen
Die Temperaturabhängigkeit der Wasserlöslichkeit von Gasen hat direkte Auswirkungen auf das Leben von Wasserlebewesen. Wasserlebewesen wie Fische brauchen Sauerstoff zum Überleben, und sie erhalten ihn aus dem Wasser, in dem sie leben, indem sie den gelösten Sauerstoff (im Wasser) über ihre Kiemen aufnehmen. Da Sauerstoff in kälteren Gewässern besser löslich ist, ist es wichtig, dass die Temperatur nicht über ein bestimmtes Maß hinaus ansteigt.
Abfallprodukte, die von Kraftwerken freigesetzt werden, erhöhen die Wassertemperatur und gefährden so die Meereslebewesen (Photo Credit : Flickr)
Doch genau das passiert heutzutage, größtenteils durch menschliche Aktivitäten. Kraftwerke zum Beispiel leiten riesige Mengen an heißem Wasser in große Gewässer ein, wodurch sich die Wassertemperatur erhöht und das Leben im Wasser drastisch beeinträchtigt wird. Das ist eine sehr unerwünschte Folge dieser Temperaturabhängigkeit der Gaslöslichkeit.
Die Löslichkeit von Gasen in Wasser nimmt mit steigendem Druck zu
Während sich die Löslichkeit von Flüssigkeiten und Feststoffen bei wechselndem Wasserdruck praktisch nicht ändert, ist dies bei Gasen der Fall. Es wurde beobachtet, dass Gase bei höherem Druck besser in Wasser löslich sind. Kohlensäurehaltige Getränke sind ein hervorragendes Beispiel für dieses Phänomen.
Henrysches Gesetz
Die Auswirkungen der Änderung des Wasserdrucks auf die Löslichkeit von Gasen lassen sich durch eines der Gasgesetze erklären, das als Henrysches Gesetz bekannt ist. Es besagt, dass „die Menge des gelösten Gases proportional zu seinem Partialdruck in der Gasphase ist“
Diese Abhängigkeit lässt sich am einfachsten dadurch erklären, dass bei steigendem Druck Gasmoleküle in die Lösung gezwungen werden, so dass der angelegte Druck abgebaut werden kann. Das folgende Bild soll helfen, dies besser zu veranschaulichen:
Warum sich in einem Glas voll Wasser über Nacht Blasen bilden
Aufgrund der beiden physikalischen Phänomene, die wir oben besprochen haben, ist Leitungswasser ein guter Kandidat (wenn auch nicht ideal), um gelöste atmosphärische Gase zu halten. Wenn man dieses Wasser jedoch in ein Glas gießt und einige Stunden bei Raumtemperatur stehen lässt, beginnt der Druck zu sinken, während die Temperatur steigt.
Winzige Blasen bilden sich über Nacht in einem Glas Wasser (Bildnachweis : )
Dadurch treten die im Wasser gelösten Gase aus der Lösung aus und bilden Blasen an den rauen Stellen auf der Innenseite des Glases. Da die Temperaturveränderung nicht so schnell erfolgt (d. h. das Wasser wird nicht innerhalb weniger Minuten von kalt auf glühend heiß umgeschaltet), dauert es einige Stunden, bis die Blasen auf dem Glas erscheinen.