Eine Substanz, zwei Flüssigkeiten

Die Liste der bekannten Anomalien von Wasser wird Jahr für Jahr länger. Mittlerweile sind 72 Anomalien von Wasser bekannt, die es von anderen, den “einfachen” Flüssigkeiten abheben.¹ Die bekanntesten dieser Anomalien sind das Dichtemaximum im flüssigen Zustand bei 3,98 °C und der Mpemba-Effekt, also dass heißes Wasser schneller als kaltes Wasser gefrieren kann.²

Insbesondere im unterkühlten flüssigen Zustand unterhalb des Gefrierpunkts von 0 °C treten die anomalen Eigenschaften des flüssigen Zustands deutlich hervor (Abbildung 1). So zeigt etwa die Schallgeschwindigkeit im Wasser ein Minimum knapp unter 0 °C. In einfachen Flüssigkeiten sinken die isobare Wärmekapazität Cp sowie die isotherme Kompressibilität κT stetig mit sinkender Temperatur. Dies gilt auch für warmes Wasser. Im kalten Wasser hingegen zeigt sich ein flaches Temperaturminimum, gefolgt von einem starken Anstieg im unterkühlten Wasser. Die Messdaten bis — 38 °C zeigen gar einen exponentiellen Anstieg, der eine Divergenz bei — 45 °C vermuten lässt. Unterhalb von — 38 °C gefriert selbst hochreines Wasser sehr schnell, sodass diese Temperatur als homogene Nukleationstemperatur TH bekannt

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