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Kategorie: > Wissenschaft > Physik / Chemie
Anomalie des Wassers
Gast (Denny Schlegel)
(Gast - Daten unbestätigt)

  31.10.2002

Schon hundertmal gefragt, aber immer noch keine zufriedenstellende Antwort: Warum dehnt sich Wasser unter 4C wieder aus.

Bitte keine Antwort: Ist halt so!
Ich möchte wirklich eine wissenschaftliche Erklärung welche Kräfte da wirken.
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Anzahl der unterhalb stehenden Antworten: 33
Gast (leon drews Alter13)
(Gast - Daten unbestätigt)

  09.02.2010

Anomalie des Wassers

Die Anomalie des Wassers beschreibt das Phänomen, dass Wasser bei 3,98 C die höchste Dichte (1 g/cm bei Normdruck) besitzt.

Im festen Aggregatzustand - hier Eis - wird normalerweise eine hohe Ordnung meist in Form eines Kristallgitters erreicht. Im flüssigen Zustand herrscht eine Mischung von Ordnung und Chaos; die Moleküle brauchen durch ihre höhere Geschwindigkeit mehr Platz. Darum erhöht sich das Volumen, und die Dichte wird geringer. Im gasförmigen Zustand ist die maximale Unordnung erreicht und die Atome brauchen maximalen Raum für die Bewegung.

Die Anomalie des Wassers entsteht durch den Bindungswinkel zwischen den einzelnen Atomen des Wassermoleküls. Wasser ist ein Dipol. Darum ordnen sich die Wasserstoffatome mit den Sauerstoffatomen über Wasserstoffbrückenbindungen an. Dadurch ist die resultierende Struktur im festen Zustand größer als bei beweglichen Molekülen. Dies ist ein fortschreitender Vorgang, d. h. dass schon im flüssigen Zustand sogenannte Cluster aus Wassermolekülen vorhanden sind. 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 die weiteren Kristallstrukturen mehr Volumen benötigt. Wenn die Temperatur steigt, benötigen die Moleküle wieder mehr Bewegungsfreiraum, und das Volumen wächst.

Ökologische Bedeutung  [Bearbeiten]
Die Wasseranomalie ist wichtig für das Leben in Gewässern kalter Klimazonen, denn sie hat zur Folge, dass Seen und Flüsse bei Temperaturen unter Null von oben zufrieren. Die entstehende Eisschicht ist ein schlechterer Wärmeleiter als flüssiges Wasser und wirkt isolierend, sodass das Wasser darunter weniger schnell abkühlt. Dadurch wird ein vollständiges Durchfrieren in vielen Fällen verhindert. So können etwa Fische in den tieferen Wasserschichten überleben. Außerdem sorgt die Wasseranomalie für eine bessere Durchmischung tieferliegender Wasserschichten mit gelösten Gasen und Nährstoffen.

Von http://de.wikipedia.org/wiki/Anomalie_des_Wassers
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Wilfried
wilfried.rosendahlrsdsolar.de
(gute Seele des Forums)

  03.06.2009
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von fjolla vom 03.06.2009!  Zum Bezugstext

Hallo fjolla,

bei 3,98 C beträgt die Dichte 0,999975 gcm−3

Beste Grüße
Wilfried
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Gast (fjolla)
(Gast - Daten unbestätigt)

  03.06.2009
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von fjolla vom 03.06.2009!  Zum Bezugstext

könnt ihr mir erklären welche dichte wasser hast???
wenn ja dann erklärt es mir!!!!
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Gast (fjolla)
(Gast - Daten unbestätigt)

  03.06.2009

dichteanomalie des wassers

wasser hat bei 4 grad seine gröste dichte,als flüssiges wasser erstarrt wasser so dennt es sich aus.

also das bedeutet:die veränderung der dichte bei temperaturänderung
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Gast (Khushnood Ahmed)
(Gast - Daten unbestätigt)

  05.05.2008

Wasser hat bei 4 grad seine größte Dichte.Erstarrt Wasser so dehnt es sich aus.
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Gast (Nicole)
(Gast - Daten unbestätigt)

  21.11.2007
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Heiner Grimm vom 19.10.2007!  Zum Bezugstext

Die spezifische wärmekapazität gibt an eines stoffes gibt an,wieviel wärme von einem stoff eins kilogramms abgegbn oder aufgenommen wird wenn sich die temperaur um ein K(kelvin) ändert!
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Gast (otto)
(Gast - Daten unbestätigt)

  24.10.2007
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Gast Schulle vom 19.10.2007!  Zum Bezugstext

Hallo Schulle: die wärmekapazität ist aber keine Temperatur
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otto
(Mailadresse bestätigt)

  21.10.2007
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Heiner Grimm vom 19.10.2007!  Zum Bezugstext

Danke,
dabei schien mir die Antwort von Schneider sonst ganz vernünftig...
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Heiner Grimm
(gute Seele des Forums)

  19.10.2007
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von otto vom 04.10.2007!  Zum Bezugstext

Hallo Otto,

"Weiß hier jemand was die unten erwähnte "spezifische Temperatur" ist? ... Ich konnte die Definition nicht ergooglen."

Wundert mich nicht. Eine spezifische Temperatur gibt es im "normalen Physikgebrauch" nicht. Diese ominösen 37,5C wurden möglicherweise von ein paar Esoterikern in die Welt gesetzt.

Grüße
Heiner
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Gast (Gast Schulle)
(Gast - Daten unbestätigt)

  19.10.2007
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von otto vom 04.10.2007!  Zum Bezugstext

Die spezifische wärmekapazität gibt an eines stoffes gibt an,wieviel wärme von einem stoff eins kilogramms abgegbn oder aufgenommen wird wenn sich die temperaur um ein K(kelvin) ändert! Bitteschoen... ICH hab im Physikunterricht aufgepasst xD unD halte Mittwoch einen votrag über anomalie des wassers -.-
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otto
(Mailadresse bestätigt)

  04.10.2007
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wolfgang Schneider vom 07.08.2003!  Zum Bezugstext

Uralter thread aber hochinterssant;

"Es hat seine geringste spezifische Temperatur bei 37,5 Grad"
Weiß hier jemand was die unten erwähnte "spezifische Temperatur" ist?

und Physikunterricht ist bei mir rund 30 Jahre her...

Ich konnte die Definition nicht ergooglen.
Danke!
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Gast (lina soueidan)
(Gast - Daten unbestätigt)

  03.10.2007
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wolfgang Schneider vom 07.08.2003!  Zum Bezugstext

Hallo
Was ist denn Anomalie des Wasser.
ICh brauche ein Definition.
Dann brauche ich noch ein Schaubild dazu.
Dann noch ein Beispiel aus der Natur.
Wie geht das.
Bitte um Hilfe
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Gast (H2O)
(Gast - Daten unbestätigt)

  20.06.2007
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Olyan Elmasry vom 19.06.2007!  Zum Bezugstext

Hallo Olyan, hallo Manja,

wieso lest Ihr nicht mal den thread vo unten nach oben bevor ihr falsche Weisheiten einstellt.

Gruß
H2O
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Gast (Olyan Elmasry)
(Gast - Daten unbestätigt)

  19.06.2007

bei 4 grad hat wasser seine größte dichte erreicht .Das ist wie bei zahlen  die 0 .In physik ist das die 4 grad. Über 4 grad dehnt es sich aus und unter (0-4grad)zieht es sich extrem zusammmen
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Gast (Manja Langner)
(Gast - Daten unbestätigt)

  12.07.2005

Wasser gefriert bei 0C.
Wissenschaftlich gesehen ist dieses Phänomen nicht erklärbar
aber man kann es ja mal versuchen.....
Bitte verzweifle nicht!!!Irgendwann in deinem weiteren Lebenszyklus wird dir geholfen werden sein gehilft
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Gast (suhaib zaidan)
(Gast - Daten unbestätigt)

  15.06.2005

Die Anomalie des Wassers ist ein Thema, bei dem man durchaus nachdenklich über die Natur werden kann.
Es geht nicht nur darum, dass Wasser bei +4C die größte Dichte (die kleinste Ausdehnung) hat. Dass der eigentlich wichtigste Stoff der Erde erst durch diese Eigenschaft in einem zugefrorenen See auf Grund der Temperaturschichtung den Fischen das Überleben im Winter ermöglicht, ist dem "Wunder Anomalie" zuzuschreiben. Ein Beispiel für ein fächerübergreifendes Thema der naturwissenschaftlichen Fächer Biologie und Physik (Bedingungen für das Überleben im Winter).
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Gast (Jennifer Mitchell)
(Gast - Daten unbestätigt)

  31.05.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Anne Wenzel vom 16.04.2005!  Zum Bezugstext

Fische können im Winter überleben weil das Wasser nur oben gefrohren ist und ganz unten auf dem Grund ist es wärmer.
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Gast (Jennifer Mitchell)
(Gast - Daten unbestätigt)

  31.05.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Anne Wenzel vom 16.04.2005!  Zum Bezugstext

Fische können im Winter überleben weil das Wasser nur oben gefrohren ist und ganz unten auf dem Grund ist es wärmer.
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Gast (Lola Machatti)
(Gast - Daten unbestätigt)

  10.05.2005

Das Wasser hat bei 4 Grad Celsius sein kleinstes Volumen und daher seine größte Dichte

Das Volumen der Körper wird im Allgemeinen beim Erwärmen größer, beim Abkühlen kleiner.
Eine Ausnahme macht das Wasser, dass sich bei Erwärmung von 0 Grad Celsius bis 4 Grad Celsius zusammenzieht.
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Gast (Tanja Semler)
(Gast - Daten unbestätigt)

  27.04.2005

Wasser zieht sich bei 4 Grad Celsius aus und wenn es wärmer ist dehnt es sich aus. Wenn es jedoch so kalt ist dass es gefriert dehnt es sich auch aus.
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Gast (Anne Wenzel)
(Gast - Daten unbestätigt)

  16.04.2005

Welche Rolle spielt die Temperatur 4C bei Wasser?
Wie reagiert Wasser unter bzw. über dieser Temperatur?
Weshalb können Fische auch bei zugefrorenen Seen im Winter überleben?
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Gast (Tonic)
(Gast - Daten unbestätigt)

  01.04.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Nadine Paul vom 09.10.2003!  Zum Bezugstext

in ein 1.liter glas geht mehr 4C warmes wasser rein als eiswasser mit 0C.
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Gast (Michael Heisler)
(Gast - Daten unbestätigt)

  20.02.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wolfgang Schneider vom 07.08.2003!  Zum Bezugstext

Leider ist die Erklärung mit dem Eis und dem Wasser nicht ganz korrekt. Wasser-Eis ist leider kein Kristallgitter, in dem sich die höchste Packungsrate einstellt. Denn wäre dem so, dann gäbe es die Anomalie des Wassers nicht. Die höchste Ordnung, gibt es seltsamerweise bei +4C, wo sich lange Ketten von Wassermolekülen bilden, die durch diese hohe Packung für die höchste Dichte sorgen. Tiefgefrorenes Eis bildet eine amorphe Masse, in der es keine echte Struktur gibt.
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Gast (Benjamin Novosel)
(Gast - Daten unbestätigt)

  04.01.2005

Geh mal unterhttp://www.zum.de/dwu/pwl207vs.htm
oder          www.chemie-master.de
oder          

   http://www.physik.uni
muenchen.de/leifiphysik/web_ph09/umwelt_technik/01anomalie/anomalie.htm
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Gast (Prof.Dr.Tim Corman)
(Gast - Daten unbestätigt)

  03.05.2004

Hallo, nun Wasser bildet aufgrund der Anziehung eines Wasserstoffatom mit dem Sauerstoffatoms eines anderen Wassermoleküls sog. Wasserstoffbrücken. Diese Brückenbildung ist abhängig von der Bewegung der Teilchen. Da die Bewegung der Teilchen von der Temperatur abhängig ist, ist auch die Wasserstoffbrückenbildung abhängig von der Temperatur. Bei einer Temperatur von 4 C (bei Normaldruck und auf Meereshöhe) ist die Bewegung optimal, so dass sich die Wassermoleküle aufgrund der Brückenbildung eng aneinander schmiegen. Die Dichte des Wasser beträgt bei dieser Temperatur 1 g/cm. Unterhalb dieser Temperatur bewegen sich die Moleküle sowenig, dass gelöste Brücken nicht schnell genug wieder verbunden werden können. Die Dichte des Wasser beträgt daher unter 0 C 0,9168 g/cm, bei genau 0 C 0,9999 g/cm.
Ab 4 C nimmt die Dichte wieder ab, da die Bewegung so groß ist, dass Wasserstoffbrücken schnell wieder gelöst werden.

Grüsse
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Gast (Anna Stolz)
(Gast - Daten unbestätigt)

  02.05.2004

Wasser dehnt sich untre 4 wieder aus, weil sich die Wassermoleküle mit Wasserstofbrückenbindungen verbinden, dabei entstehen große zwischemräume.
wird es wärmer lösen sich einige brückenbindungen und die freien wassermoleküle bewegen sich in den zwischenräumer der noch festen brückenbindungen sofort ist die dichte kleiner.
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Gast (Pan B.)
(Gast - Daten unbestätigt)

  11.04.2004

Die Schmelzkurve von Wasser, d.h. der Phasenübergang fest (Eis) flüssig (Wasser), verläuft mit negativer Steigung. Das bedeutet, dass die Dichte der festen Phase (Eis) geringer ist als die der flüssigen Phase (Wasser). Daher schwimmt Eis auf dem Wasser. Gewässer und Seen in der Natur frieren von der Wasseroberfläche aus zu und nicht vom Grund aus. Wasser dehnt sich beim Gefrieren aus (vgl. Experiment).
Die Ursache für die Anomalie des Wassers liegt in der molekularen Struktur des H2O-Kristalls bzw. der H2O-Cluster im flüssigen Wasser. Der mittlere Abstand der H2O-Moleküle in Flüssigkeit ist kleiner als im Eis-Kristall.
Das Phasendiagramm zeigt aber auch, dass Eis durch Druckerhöhung geschmolzen werden kann. Diesen Vorgang bezeichnet man als Regelation des Eises
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Gast (Chris Merzinsky)
(Gast - Daten unbestätigt)

  05.02.2004
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wolfgang Schneider vom 07.08.2003!  Zum Bezugstext

Hallo,

ich finde es ganz toll, dass es solche Foren gibt, wie dieses hier. Ich studiere an der PH-Heidelberg Biologie und Mathematik. Lerne gerade auf Klausuren für Kulinarische Bio - und Lebensmittelchemie und muss sagen, dass die Beiträge über Wasser sehr genau und ausführlich sind. Da kann kein Buch mithalten.

Danke
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Gast (Heiner Grimm)
(Gast - Daten unbestätigt)

  15.11.2003

Hallo Denny,

Bei den allermeisten Stoffen wird die Dichte (das spezifische Gewicht) mit zunehmender Temperatur kleiner, weil die einzelnen Moleküle aufgrund ihrer immer stärker werdenden Bewegung zunehmend Platz beanspruchen. Beim Verfestigen (Gefrieren) bilden die Moleküle ein Kristallgitter, das normalerweise dichter gepackt ist als die lose Ordnung der Moleküle in der Flüssigkeit, daher ist die Dichte des Festkörpers in der Regel größer als die der Flüssigkeit.

Beim Wasser bilden die Moleküle aufgrund ihrer Struktur und ihrer Wasserstoffbrückenbindungen jedoch ein Kristallgitter mit vielen Hohlräumen, das ein vergleichsweise großes Volumen einnimmt. Bereits über 0C formatieren sich die Wassermoleküle teilweise zu solchen lockeren Gitterstrukturen. Von 4C an abwärts überwiegt der Effekt zunehmender lockerer Strukturen die geringer werdende Molekülbewegung und das Wasser dehnt sich wieder etwas aus.

Gruß Heiner
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Gast (kalziumsulfat)
(Gast - Daten unbestätigt)

  11.11.2003
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wolfgang Schneider vom 07.08.2003!  Zum Bezugstext

du bist der allergrößte!

ich hab jetzt auch schon eine weile geforscht, denkste ich hab das in irgendeinem gängigen physikbuch gefunden?

machs gut!

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Gast (Sina Kempers)
(Gast - Daten unbestätigt)

  09.11.2003
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wolfgang Schneider vom 07.08.2003!  Zum Bezugstext

Hallo Wolfgang!
Du hast mich mit deinem Beitrag vor dem Versagen in meiner Chemie/Physik - Arbeit gerettet.
Unser Lehrer hat es leider nicht geschafft, uns die Anomalie (speziell die größte Dichte bei 4C) einleuchtend zu erklären!!

Vielen lieben Dank
Sina
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Gast (Nadine Paul)
(Gast - Daten unbestätigt)

  09.10.2003

Ein Becherglas mit dem Volumen V= 1 Liter ist randvoll mit Wasser der Temperatur T= 4 Crad gefüllt. Nun wird es viermal hintereinander abgekühlt. Was passiert wenn sich das Wasser auf 3 C, 2 C, 1 C, 0 C abkühlt?
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Gast (Wolfgang Schneider)
(Gast - Daten unbestätigt)

  07.08.2003

Hallo Denny,
ja, das ist gar nicht so einfach...

Ein Wassermolekül (H20) besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstopffatom.
Der Schlüssel zum Versändnis liegt in der Anordnung der Atome im Raum: Das Wassermoelül ist gewinkelt, stellt also eine Art Dreieck dar. Für die Räumlichkeit müssen aber auch die beiden freien Elektronenpaare des Sauerstoffatoms im Molekül berücksichtigt werden. Sie benötigen im Prinzip den gleichen Raum wie die Verbindung zur den beiden Wasserstoffatomen (siehe Orbitalmodell des Atombaus). Als Ergebnis kann man sich ein Gebilde vorstellen, bei dem das Sauerstoffatom im Zentrum steht, die freien Elektronenpaare und die Verbindung zu den Wasserstoffatomen in möglichst weit voneinander entfernte Ecken zeigen. Um es sich rämlich vorstellen zu können, kann man einen Würfel zur Hilfe nehmen: Das Sauerstoffatom liegt im Zentrum des Würfels, die Verbindungen zu den Wasserstoffatomen und die freien Elektronenpaare zeigen in vier Ecken des Würfels.

Das Wassermolekül ist elektrisch nicht neutral. Es stellt einen Dipol dar, dessen negatives "Ende" beim Sauerstoffatom liegt. Dadurch kommt es zu einer Anziehung zwischen den Wassermekülen. Es bilden sich sog. Wasserstoffbrückenbindungen zwischen dem Sauerstoffatom des einen Moelüls mit einem Wasserstoffatom eines anderen Moleküls. Es entstehen Ketten und größere Verbände, die allerdings bei Raumtemperatur einer Dynamik von Lösen und Binden unterliegen. Aufgrund der Anziehungskräfte und dieser "Haufenbildung" ist Wasser bei Raumtemperatur flüssig. Man muß sich flüssiges Wasser als einen Zustand zwischen Chaos und Ordnung vorstellen.

Eis ist nun ein Zustand maximaler Ordnung. Was heißt das? Die beschriebene Rämlichkeit ist die Grundlage. Bei Temperaturen unter 4 Grad steigt der Ordungsgrad der Molekülverbindungen. Mit Sinken der Temparatur unter 4 Grad schließen sich immer mehr Wassermoleküle zusammen. Aufgrund der räumlichen Ausdehnung und der elektrischen Polarität des Wassermoleküls ergibt sich dabei aus den losen Wassermolekülhaufen zwangsläufig eine riesige Gitterstruktur, die aufgrund der Struktur des Wassermoleküls große Hohlräume aufweist. Deshalb kommt es zu der bekannten enormen Ausdehnung. Man kann sich aus Streichhölzern mehrer Wassermoelüle bauen und es einmal ausprobieren.

Bei +4 Grad hat Wasser seine größte Dichte, also sein größtes spezifisches Gewicht und damit auch seine größte spezifische Energie. Die Molekülketten bzw. Haufen (sog. Cluster) sind verhältnismäßig klein und können dadurch sehr platzsparend "gepackt" werden.

Oberhalb von +4 Grad bilden sich wieder größere Formationen. Deshalb dehnt sich das spezifische Volumen wieder aus. Bei Raumtemperatur geht man von Clustergrößen von durchschnittlich 400 Molekülen aus. Selbst beim Verdampfen dürfen es noch ca. 50 sein.

Wasser gehört zu den Wundersamsten auf unserer Erde. Es nimmt in der Natur eine absolute Sonderstellung ein. Es ist die einzige Flüssigkeit, die im Bereich der für Menschen erträglichn Temperaturen sowohl fest, flüssig als auch gasförmig vorkommt. Es hat seine geringste spezifische Temperatur bei 37,5 Grad. Es ist besonders in diesem Bereich ein guter Temperaturpuffer. Zufall, daß dieser Wert fast exakt mit der durchschnittlichen menschlichen Körpertemperatur übereinstimmt?
Wasser weist mindestens 13 anomale physikalische Parameter auf! Man spricht deshalb auch von der "Anomalie des Wassers". Paradox, daß unserer Lebenselexier, das Natürlichste auf dieser Welt, von Wissenschaftlern als anormal bezeichnet wird...

Ich hoffe damit ein wenig geholfen zu haben.

Gruß
Wolfgang Schneider
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