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Das Banner der Rhetos-Website: zwei griechische Denker betrachten ein physikalisches Universum um sie herum.

Gefrierverzögerung

Physik

Basiswissen


Bei einer sogenannten Gefrierverzögerung[1] wird Wasser bis weit unter den Gefrierpunkt abgekühlt. Theoretisch müsste es bei Temperaturen unterhalb von 0 °C gefrieren.[2] Es ist bisher noch nicht klar, warum Wasser dieses sonderbare Verhalten zeigt. Eine wichtige Rolle scheint die amorphe, glasartige Struktur von Eis zu spielen.[3] Die Gefrierverzögerung spielt unter anderem bei der Frostabhärtung von Pflanzen eine Rolle.[4]

Gefrierverzögerung und der Zeitpfeil der Physik


Die Naturgesetze der Physik, die auf den Newtonschen Axiomen berühren sind zeitumkehrinvariant. Das heißt, die von ihnen beschriebenen Prozesse sind vorwärts gedacht genauso plausibel wie rückwärts gedacht. Das trifft zum Beispiel für den Zusammenstoß von Kugeln, den freien Fall oder den senkrechten Wurf zu. Man spricht auch von sogenannten Zeitsymmetrie. Das Erstarren von Wasser bei Unterschreitung von 0 °C scheint aber nicht zu diesen zeitsymmetrischen Prozessen zu gehören.

Erhitzt man Eis bei Normaldruck langsam Richtung 0 °C ändert es zwar seine innere Struktur[3] aber es wird nicht flüssig. Erst ab 0 °C beginnt der Phasenübergang zum flüssigen Wasser. Ein Film, der die Unterkühlung von Wasser, also eine Gefrierverzögerung zeigt, ist also in umgekehrter Richtung nicht plausibel. Der Prozess wäre damit nicht zeitumkehrinvariant. An Prozesse, die nur in eine Richtung plausibel sind, kann man gedanklich einen Richtungspfeil anheften, einen sogenannten Zeitpfeil ↗

Quaestiones



Fußnoten