Frostige Zeit für den Espressomaschinenkauf

Diskutiere Frostige Zeit für den Espressomaschinenkauf im Espresso- und Kaffeemaschinen Forum im Bereich Maschinen und Technik; 4 grad C BIS 0 grad C, zwischen 4 und 0, auf dem weg von vier bis null. nimmt da das volumen zu, so wie ich es bisher verstehe? Jetzt weiß ich was...

  1. Warmhalteplatte

    Warmhalteplatte Mitglied

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    Jetzt weiß ich was du meinst. Dir geht es um die Änderung des Volumens.

    Zwischen 4 °C und +0 °C nimmt das Volumen in sehr geringem Umfang zu, der aber in den meisten Fällen vernachlässibar ist. Der eigentliche große Schritt passiert beim Phasenübergang von flüssig zu fest, also dann, wenn Eis entsteht.
     
  2. domimü

    domimü Mitglied

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    Also fasse ich zusammen: Wer die Maschine nicht bei Raumtemperatur, sondern üblicherweise bei 4° betreibt (@schraubohne Macht das wirklich jemand?), sollte sie schon bei unter 4° erwartete Tiefsttemperatur während der Versandzeit nicht mehr verschicken.
    Für alle anderen wird es erst beim Phasenübergang - also wenn das Wasser bei 0° gefriert - kritisch. Gefährdet sind vorrangig die Bauteile, aus denen man das Wasser nicht ablässt.
     
  3. Cliff

    Cliff Mitglied

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    Wie kommst du denna uf die Schlussfolgerung?
     
  4. domimü

    domimü Mitglied

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    @schraubohne hatte es oben nicht gereicht, dass ich lediglich die 0° angab als kritische Temperatur. M.E. ist nur dort eine nennenswerte Volumenveränderung des Wassers zu erwarten und damit eine Gefahr für die wasserführenden Teile zu befürchten. Wenn schon die Vergrößerung des Wasservolumens bei unter 4° als gefährlich gesehen wird, muss es bei jedenfalls unter 8° sämtliche Luft aus den gefährdeten Bauteilen verdrängt haben (Wasser: Dichte (spezifisches Gewicht), Temperatur - Dichtetabelle, Dichtemessung, Wasserdampf: Dichte-Berechnung, Mengeneinheiten, Maßeinheiten: Masse und Volumen, Berechnung, Umrechnung), und selbst da würde ich keine Schäden erwarten.
     
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  5. schraubohne

    schraubohne Mitglied

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    eben, zwischen 4 grad und null grad.

    es geht ja hier nicht um den betrieb bei 4 grad, aber wenn die umgebungsheizung ausfällt sollte man nicht nur aus diesem grund die espressomaschine nicht ausschalten, bis es wieder wärmer wird:)

    Dichteanomalie – Wikipedia
    "Der Grund der Anomalie des Wassers liegt in der Verkettung der Wassermoleküle über Wasserstoffbrückenbindungen. Durch sie benötigt die Struktur im festen Zustand mehr Raum als bei beweglichen Molekülen. Die Strukturbildung ist ein fortschreitender Vorgang, das heißt, es sind schon im flüssigen Zustand so genannte Cluster aus Wassermolekülen vorhanden. Bei 3,98 °C ist der Zustand erreicht, bei dem die einzelnen Cluster das geringste Volumen einnehmen und damit die größte Dichte haben. Wenn die Temperatur weiter sinkt, wird durch einen stetigen Wandel der Kristallstrukturen mehr Volumen benötigt. Wenn die Temperatur steigt, benötigen die Moleküle wieder mehr Bewegungsfreiraum, wodurch das Volumen ebenfalls steigt."

    bisher dachte ich bei 4 grad hat wasser die größte ausdehnung, aber internet bildet:)
     
  6. schraubohne

    schraubohne Mitglied

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    @domimü du schreibst, "Gefährdet sind vorrangig die Bauteile, aus denen man das Wasser nicht ablässt."

    ich würde ergänzen, die bauteile die das vergrößerte wasservolumen nicht aufnehmen können.
    ein einseitg geöffneter wärmetauscher hat dann nur eiswuchs aber keine sprengwirkung mehr zu befürchten. leitungen und ventile/verengungen wirken durch das eis wie stöpsel, sodaß auch vermeintlich noch mit genügend volumenresourcen die wasserausdehnung zur frostsprengung führt.
     
  7. #47 Cliff, 13.09.2017 um 17:55 Uhr
    Zuletzt bearbeitet: 13.09.2017 um 18:07 Uhr
    Cliff

    Cliff Mitglied

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    Ne. Zwischen
    0°C Aggregratzustand flüssig (Wasser): Dichte 0,99984 g/cm³
    0°C Aggregratzustand fest (Eis): Dichte 0,918 g/cm³

    Zum Vergleich: Wasser 4°C: Dichte 0,99997g/cm³
    Wasser 20°C: Dichte 0,9982 g/cm³
    Eis -20°C: Dichte 0,920 g/cm³

    Also beim Phasenübertritt, und der ist bei 0°C (bei Normaldruck natürlich alles)
    Edit: Der Dichteunterschied des Wassers zwischen 0-20°C ist im alltäglichen Leben und diesem Zusammenhangvollkommen vernachlässigbar, da kleiner als 0,02%. Der Dichteunterschied zwischen Eis und Wasser bei 4°C sind aber ca. 8,9%. Man könnte auch sagen: Der Unterschied nimmt um den Faktor ~450 zu o_O:p:D
    Mit der Sprengwirkung hast du grob recht, allerdings kommt es auch zu Ausnahmesituationen. Es hängt nämlich nicht nur von den geometrischen Verhältnissen des Behältnisses ab sondern vorallem von dem Beginn des kristallisierens. Fängt das nämlich zum überwiegenden Teil an der geöffneten Seite des Behältnisses an und diese "Öffnung" wird somit durch das Eis verschlossen bevor es komplett durchgefroren ist kann es dir trotzdem den Boiler im unteren Bereich zerreißen. Selbst wenn der nur halb gefüllt und somit mehr als genügend Platz für die Ausdehnung nominell zur Verfügung stehen würde.
     
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  8. schraubohne

    schraubohne Mitglied

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    ich habe das nur anders formuliert.
    die zunahme des volumens beim abkühlen von 4 zu null grad ist allerdings nicht sprunghaft.

    Riedel:Anorganische Chemie, de Gruyter, 1999
    "Beim Gefrieren dehnt sich Wasser um 9% aus."
    "Eines der Hauptunterschiede von Wasser zu anderen Stoffen ist der Verlauf der Dichtekurve. Im flüssigen Zustand hat Wasser die größte Dichte bei einer Temperatur von +4°C. Unterhalb nimmt die Dichte wiederum ab und das Volumen das flüssigen Wassers demnach zu.
    Auch diese Eigenart resultiert aus dem molekularen Aufbau des Wassers. Temperaturabnahme ist gleichzusetzen mit der Abnahme der Molekularbewegung. Unterhalb von +4°C ist diese Bewegung soweit zurückgegangen, dass sich die Wasserstoffbrücken regelmäßig ausbilden und die Einregelung der Moleküle in ein Gitterverbund erfolgt. Dieses Auskristallisieren, das mit dem Gefrierpunkt (0°C) seine Vollendung findet ruft eine Volumenzunahme hervor. Das Volumen des Eises verringert sich wiederum bei weiterem Temperaturrückgang."
     
  9. Warmhalteplatte

    Warmhalteplatte Mitglied

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    Doch, die Volumenzunahme ist sprunghaft bezogen auf den Temperaturverlauf, und zwar am Gefrierpunkt. Davor (zwischen +4 °C und +0 °C) sprechen wir nur von Dichteänderungen unterhalb des Promillebereichs, wie von Cliff mit entsprechenden Zahlen bereits unterlegt wurde.
     
  10. schraubohne

    schraubohne Mitglied

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    was ist mit dem volumen.
     
  11. domimü

    domimü Mitglied

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    Volumen verhält sich lustigerweise fast genau umgekehrt proportional zur Dichte. Für einen Anfängerkurs Physik ist dieser Thread aber nicht der richtige Platz.
     
  12. Warmhalteplatte

    Warmhalteplatte Mitglied

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    Das Volumen ist umgekehrt proportional zur Dichte. Deshalb kannst du die Zahlen von Cliff analog sehen.
     
  13. Cliff

    Cliff Mitglied

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    Stimmt, aber jetzt haben wir hier schon so viel geschrieben, jetzt kann auch noch kurz der Rest kommen, dann hat man alles an einem Ort.
    Stimmt, aber bei 0°C beim Übergang von Flüssig- zu Feststoff, also dem Gefrieren des Wassers. Und das passiert bei 0°C, nicht zwischen 0 und 4°C. Heißt ja Gefrierpunkt und nicht Gefrierbereich. Wobei man der Vollständigkeithalber erwähnen muss, dass der Punkt durchaus Schwankungen unterliegen kann, abhängig vom Umgebungsdruck, der genauen Zusammensetzung des Wassers, etc.

    Zum Volumen, auch wenn da eigentlich schon alles gesagt wurde, nur nochmal zur Vervollständigung: Ich habe oben von der Dichte geschrieben. Die Dichte ist definiert als Masse pro Volumeneinheit, also z.B. g/cm³ (1 cm³ ist nichts anderes wie 1 ml). Deshalb ist das Volumen umgekehrt proportional zur Dichte: Bei immer gleicher Masse nimmt, mit sich verringernder Dichte, das Volumen zu, bei erhöhender entsprechend ab.
    Noch schnell ein Beispiel:
    Dichte von Wasser bei 4°C: 0,99997 g/cm³ --> Volumen/Gramm: 1/0,99997=1,00003 cm³/g
    Dichte von Eis bei 0°C: 0,918g/cm³ --> Volumen/Gramm: 1/0,918=1,089 cm³/g
    Hier siehst du jetzt auch deine Volumenzunahme bei abnehmender Dichte. Und deine 9%.
     
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  14. schraubohne

    schraubohne Mitglied

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    @domimü so kann man an den beiden letzten drei beiträgen ablesen, in welcher form der gleiche inhalt dargebracht werden kann, wenn einer hier mal offen fragt.

    danke @Warmhalteplatte und @Cliff also finden wir eine volumenzunahme ab 0,01 grad vor, oben in der verlinkten zeichnung als triple-point bezeichnet.
    das ist dann also doch sprunghaft, hat sich der tag schon für mich gelohnt:)
     
  15. Cliff

    Cliff Mitglied

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    Nein. Volumenzunahme unter 0°C, und das auch NUR beim Phasenübergang von flüssig nach fest. Darum geht es, den Phasenübergang, nicht die Temperatur, die ist nur Beiwerk. Ansonsten zwischen 0,01°C und 3,98°C VolumenABnahme, wegen DichteZUnahme.
    Die verlinkte Zeichnung hat damit auch überhaupt nichts zu tun. Das ist ein Phasendiagramm, was die Phasen in Abhängigkeit von Druck und Temperatur in einem geschlossenen System anzeigt, nicht jedoch die Volumenänderung(Dichteänderung) in Abhängigkeit von der Temperatur bei gleichbleibendem Druck, die du meinst. Der Tripelpunkt ist nochmal was anderes und ein Begriff der Thermodynamik.
    Eine Zeichnung wie du sie meinst findest du hier.
     
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