Verdunstung und Verdunstungskälte einfach erklärt: Beispiele

Du kommst im Sommer aus dem Schwimmbad. Die Sonne scheint, es ist richtig heiß, aber plötzlich zitterst du und dir ist furchtbar kalt! Hast du dich schon einmal gefragt, warum das so ist und was das mit Verdunstung und Verdunstungskälte zu tun hat?

Das liegt an einem unsichtbaren physikalischen Trick, den das Wasser mit deiner Haut spielt. In diesem Artikel lernen wir, wie Wasser scheinbar spurlos verschwindet und warum uns dieser Vorgang so stark abkühlt, dass wir sogar im Hochsommer frieren!

Vorwissen

• Die drei Aggregatzustände: Stoffe können fest, flüssig oder gasförmig sein. Beispiel: Wasser kann Eis (fest), flüssiges Wasser oder Wasserdampf (gasförmig) sein.
• Sieden (Kochen): Wenn man Wasser stark erhitzt, wird es schnell zu Gas. Beispiel: Wasser siedet bei $100 \text{ °C}$ und es blubbert stark im Topf.

Aufgabentyp 1: Verdunstungskälte erklären

Wenn es regnet, entstehen Pfützen auf der Straße. Nach ein paar Stunden oder Tagen sind sie wieder verschwunden. Aber das Wasser hat nicht gekocht! Wo ist es hin? Es ist verdunstet.

Verdunsten bedeutet: Eine Flüssigkeit wird zu einem Gas (Wasserdampf), auch wenn sie viel kälter als $100 \text{ °C}$ ist.

Was ist der Unterschied zum Sieden (Kochen)? Wenn Wasser auf dem Herd siedet, geht das sehr schnell und es blubbert im ganzen Topf. Das Verdunsten passiert hingegen ganz langsam und unsichtbar. Außerdem verdunstet das Wasser immer nur ganz oben an der Oberfläche der Flüssigkeit.

Warum frieren wir nun, wenn wir nass aus dem Wasser kommen? Das liegt an der sogenannten Verdunstungskälte.

Wenn flüssiges Wasser zu gasförmigem Wasserdampf wird, kostet das Kraft. In der Physik sagen wir: Dieser Vorgang braucht Energie.

Das Wasser hat diese Energie aber nicht selbst. Also holt es sich die Energie einfach aus der Umgebung, und zwar in Form von Wärme. Wenn der Wassertropfen auf deiner Haut verdunstet, saugt er die Wärme aus deinem Körper. Dadurch wird deine Haut kälter. Das Wasser nimmt die Wärme quasi mit in die Luft!

Der Kälte-Trick auf der Haut

Spüre selbst, wie Verdunstung deiner Haut Wärme entzieht. Nimm einen Tropfen Wasser (oder noch besser: ein Tropfen Handdesinfektionsmittel oder reiner Alkohol).

1. Gib einen kleinen Tropfen der Flüssigkeit auf deinen Handrücken.
2. Puste sanft und gleichmäßig über den Tropfen.

Die Stelle auf deiner Haut fühlt sich plötzlich sehr kalt an. Gleichzeitig wird der Tropfen immer kleiner, bis er ganz verschwunden ist. Die Flüssigkeit verdunstet. Durch das Pusten beschleunigst du diesen Vorgang. Um zu verdunsten, zieht die Flüssigkeit die Wärme aus deiner Haut. Deine Haut verliert Wärme und das fühlt sich für dich kalt an.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

Wenn du in einer Aufgabe erklären sollst, warum etwas durch eine Flüssigkeit abkühlt, nutze diesen Plan:

1. Wo ist die Flüssigkeit? Beschreibe, wo sich die Flüssigkeit befindet (z. B. auf der Haut oder auf einem Gefäß).
2. Was passiert mit der Flüssigkeit? Erkläre, dass die Flüssigkeit verdunstet (sie wird vom flüssigen in den gasförmigen Zustand umgewandelt).
3. Woher kommt die Energie? Erwähne, dass das Verdunsten Energie kostet. Diese Energie wird der Umgebung als Wärme entzogen.
4. Was ist die Folge? Schlussfolgere, dass die Umgebung (oder der Körper) dadurch abkühlt.

Durchgerechnete Beispiele

Beispiel 2

Aufgabe

Ein Tontopf-Kühlschrank funktioniert ganz ohne Strom. Er besteht aus einem großen Tontopf und einem kleineren Tontopf, der darin steht. Der Zwischenraum ist mit nassem Sand gefüllt. Erkläre, wie dieser Aufbau die Lebensmittel im inneren Topf kühlt.

Lösung Schritt für Schritt

Fortschritt

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   Schritt 1
   Wo ist die Flüssigkeit?

   Das Wasser befindet sich im nassen Sand zwischen den beiden Tontöpfen und zieht durch die kleinen Poren des äußeren Topfes nach außen.

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   Schritt 2
   Was passiert mit der Flüssigkeit?

   An der Außenseite des großen Tontopfes verdunstet das Wasser an der warmen Luft.

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   Schritt 3 · Ergebnis
   Woher kommt die Energie?

   Das Wasser braucht Energie für den Wechsel in den gasförmigen Zustand. Es saugt diese Wärme aus dem Sand und dem inneren Tontopf.

Ergebnis:

Dem Inneren des Kühlschranks wird stetig Wärme entzogen. Dadurch sinkt die Temperatur im inneren Topf und die Lebensmittel bleiben schön kühl.

Wichtige Erkenntnisse

• Verdunsten bedeutet, dass eine Flüssigkeit zu Gas wird, auch wenn sie kälter als $100 \text{ °C}$ ist.
• Verdunsten passiert langsam und nur an der Oberfläche. Sieden passiert schnell und im ganzen Topf.
• Für das Verdunsten braucht die Flüssigkeit Energie.
• Diese Energie entzieht sie der Umgebung als Wärme. Das nennt man Verdunstungskälte.