Verdampfungswärme von Wasser
2257 kJ für jedes Kilogramm
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Basiswissen｜
Was meint Verdampfungswärme?｜
Wofür steht das kJ?｜
Rechenbeispiel｜
Wie viel ist das im Vergleich?
Basiswissen
2257 Kilojoule, also 2257000 oder 2,257 Millionen Joule sind nötig, um einen Liter Wasser vollständig zu verdampfen. Verdampfen heißt: vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand bringen.
Was meint Verdampfungswärme?
- Das ist die Wärmeenergie, die zum Verdampfen nötig ist.
- Verdampfen meint hier, etwas vom Flüssigen ins Dampfförmige zu überführen.
- Dabei bleibt die Temperatur konstant.
- Bei Wasser meint das von 100 Grad warmen Wasser zu 100 Grad warmen Dampf zu machen.
- Die dafür nötige Wärmeenergie ist bei Wasser außergewöhnlich hoch für Flüssigkeiten.
Wofür steht das kJ?
- kJ meint Kilojoule, also Tausend Joule.
- 2257 kJ sind genauso viel wie 2257000 Joule.
- Das sind 2,257 Millionen Joule.
Rechenbeispiel
Um ein Gramm Wasser um einen Grad Celsius (oder ein Kelvin) zu erwärmen, benötigt man rund 4,2 Joule. Diesen Wert bezeichnet man als spezifische Wärmekapazität. Um ein Gramm Wasser bei 100 °C vom flüssigen in den dampfförmigen Zustand zu überführen, benötigt man 2257 Joule. Wenn man also ein Gramm Wasser von einer Raumtemperatur von 20 °C aus ganz verdampfen möchte, benötigt man 80 mal die 4,2 Joule und dann noch einmal die 2257 Joule.
- Von 20 °C auf 100 °C erwärmen: 80·42 = 336 Joule
- Von 100 °C Wasser auf 100 °C Dampf bringen: 2257 Joule
- Gesamtenergie: 336 + 2257 Joule = 2593 Joule
In einem einfachen Versuch kann man zumindest die Größenordnung dieser Angaben nachvollziehen. Man nimmt einen metallenen Löffel mit möglichst kleiner Laffe und gibt ein Gramm Leitungswasser dort hinein. Dann hält man den Löffel über eine Kerzenflamme. Sehr schnell wird man Dampfblasen am Boden des Löffels sehen. Das zeigt an, dass das Wasser kocht. Auch Nebel über dem Wasser zeigt das Kochen an. Nun dauert es aber noch deutlich länger, bis das gesamte Wasser verdampft ist. In ersten Pilotversuchen mit Esslöffeln benötigten wir zwischen 2 bis 5 Minuten, um ein Gramm Wasser ganz über einer Kerzenflamme zu verdampfen. Wenn die Verdampfungszeit 2 Minuten betrug, hatten die benötigten 2600 Joule an Energie insgesamt 120 Sekunden Zeit, um von der Kerzenflamme aufs Wasser über zu gehen. Durchschnittlich waren das dann etwa 22 Joule in jeder Sekunde. Das passt gut zu dem Faustwert, dass eine Kerzenflamme pro Sekunde etwa 40 Joule an Energie als Wärme abgibt (in anderen Versuchen getestet). Da der Metalllöffel auch viel Energie an die Umgebung abstrahlt, kann es gut sein, dass nur die Hälfte des Energiestroms von der Kerzenflamme letztendlich ins Wasser über geht.
Wie viel ist das im Vergleich?
- Ziemlich viel.
- Um ein Kilogramm einen Meter höher zu anheben braucht man etwa 10 Joule.
- Um ein Kilogramm Eis von 0 Grad Celsius auf 0 Grad Celsius Wasser zu schmelzen braucht man etwa 335,5 kJ.
- Um ein Kilogramm Wasser um einen Grad Celsius wärmer zu machen, braucht man nur etwa 4,2 kJ.