Freispruch!
Wasser ist Leben - für Tiere, Pflanzen und Menschen. Allerdings verfügt der natürliche Rohstoff über Eigenschaften, die von Naturgesetzen abweichen. Das kann ja nur gegen die Norm sein! Wasser vor Gericht?)
Wolken, Eis und Meer: Wasser kommt in allen drei Aggregatzuständen vor.
Gegen die Gesetze der Natur
Der Staatsanwalt verliest die Anklageschrift: "Wasser ist der einzige Stoff auf der Erde, der in allen drei Aggregatzuständen - gasförmig, flüssig und fest - vorkommt. Wasser, das ja bekanntlich aus zwei Gasen besteht, müsste bei minus 75 Grad Celsius sieden. Stattdessen ist es bei dieser Temperatur gefroren und schmilzt erst bei 0 Grad Celsius. Mit einer Temperatur von 100 Grad Celsius liegt der Siedepunkt des Wassers um 175 höher, als er theoretisch sein müsste.
Doch damit nicht genug: Sinkt die Temperatur, nehmen Stoffe normalerweise an Dichte zu - nicht aber das Wasser. Es hat seine größte Dichte bei 4 Grad Celsius. Darunter nehmen die Dichte ab und das Volumen zu. Wasser verstößt gegen die Gesetze der Natur!" - Empörtes Raunen geht durch den Gerichtssaal. Das hätte man dieser Flüssigkeit, mit der man ja täglich in Kontakt kommt, wirklich nicht zugetraut! Der Richter mahnt zur Ruhe; er wolle sich erst einmal anhören, was das Wasser zu seiner Verteidigung zu sagen habe.
Die ihm zur Last gelegten Anomalien wolle es ja gar nicht bestreiten. Doch sein Verhalten wider die Natur ließe sich erklären, man müsste sich nur seinen Aufbau mal genauer anschauen: "Diese Eigentümlichkeiten beruhen auf meiner Molekülstruktur. Zum einen ist jedes Wassermolekül gewinkelt gebaut - die beiden Wasserstoffatome bilden mit dem Sauerstoffatom einen Winkel von 104,5 Grad. Zum anderen sind die Atome unterschiedlich elektrisch geladen. Diese Teilladungen - aus dem partial negativ geladenen Sauerstoffatom und den beiden partial positiv geladenen Wasserstoffatomen bestehend - machen das Wasserstoffmolekül zu einem Dipol."
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Zwei Wassermoleküle, verbunden durch eine Wasserstoffbrücke (H-Brücke).
"Und was hat das Ganze mit Ihrer Anomalie zu tun?" - "Geduld, Geduld, Herr Staatsanwalt, dazu komme ich jetzt. Wie sie sicher wissen, stoßen sich gleiche Ladungen ab, während sich unterschiedliche Ladungen anziehen. Dadurch bilden die Wassermoleküle Wasserstoffbrückenbindungen.
Bei Energiezufuhr - sprich: das Wasser wird wärmer - erhöht sich die Molekularbewegung und die festen Bindungen lösen sich nach und nach auf. Die Wasserstoffbrücken halten das Wasser länger flüssig als bei unpolaren Stoffen. Darum ist der Siedepunkt des Wassers - der Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand - so hoch."
"Alles schön und gut, Angeklagter. Doch warum dehnen Sie sich beim Gefrieren aus, statt sich, wie alle anderen Stoffe, zusammenzuziehen?" - "Ganz einfach: Wie eben schon erwähnt, sind die Wasserstoffbrücken abhängig von der Bewegung der Teilchen und diese wiederum von der Temperatur. Bei 4 Grad Celsius ist die Bewegung optimal, die Wassermoleküle schmiegen sich eng aneinander. Die Dichte ist da am höchsten. Sinkt die Temperatur, nimmt die Molekularbewegung ab; es bilden sich regelmäßige Wasserstoffbrücken und die Moleküle gehen in einen Gitterverbund ein. Mit dem Gefrierpunkt findet dieses Auskristallisieren seine Vollendung, das Volumen nimmt zu."
Prinzip des Lebens
"Nun ja, Angeklagter. Dass Sie uns erklären können, wieso Sie aus der Reihe tanzen, gibt Ihnen noch lange nicht das Recht, es auch zu tun!" - "Oh, Herr Staatsanwalt, das sehe ich ganz anders. Wahrscheinlich ist es genau das, wie Sie es nennen, unnormale Verhalten, welches das Prinzip des Lebens unterstützt, das Leben auf der Erde überhaupt erst ermöglicht."
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Das - so genannte - anormale Verhalten des Wassers unterstützt das Prinzip des Lebens.
Wer ist hier anormal?
"Normales Verhalten hätte aber auch in wärmeren Regionen negative Folgen: Zum Glück erwärmt sich Wasser im Vergleich zu anderen Flüssigkeiten schlecht, sonst würden im Sommer Flüsse und Seen austrocknen und der Regen an heißen Tagen schon in der Luft verdunsten. Zum Schluss aber frage ich Sie noch etwas: Wieso bin ich eigentlich anormal? Vielleicht sind ja auch nur Ihre wissenschaftlichen Formeln unzureichend, die Phänomene des Wassers als naturgemäß zu beschreiben!"
Ulrike Wolf (aktualisiert 16.03.2011)
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Infobox
In die Wolken und zurück
Die Grafik kennen viele aus dem Geografieunterricht: die Silhouette einer Landschaft, an der die natürliche Bewegung des Wassers innerhalb des Ökosystems Erde gezeigt wird. Über dem Meer verdunstet Wasser, durch Abkühlung kondensiert es in höheren Luftschichten, über Land regnet oder schneit es, dann fließt das Niederschlagswasser über Bäche und Flüsse ins Meer zurück - so funktioniert der Wasserkreislauf im Schnelldurchlauf.
Motor des Wasserkreislaufs ist die Sonne: Sie erwärmt die Wasseroberfläche der Ozeane, Wasser verdunstet und gelangt in die Atmosphäre. Bei 40 Grad Celsius Lufttemperatur nimmt die Atmosphäre etwa 50 Gramm Wasser pro Kubikmeter Luft auf. Der Wasserdampf steigt nach oben (Konvektion) und wird durch den Wind horizontal transportiert (Advektion).
Da es in höheren Luftschichten immer kälter wird und kältere Luft weniger Wasserdampf aufnehmen kann als wärmere - bei 1 Grad Celsius nur 5 Gramm pro Kubikmeter -, kondensiert der Wasserdampf: Wolken entstehen. Weniger als ein Prozent des atmosphärischen Wassers ist in flüssiger oder fester Form (Eis) in Wolken gebunden, dabei bedecken Wolken die Erde zu mehr als sechzig Prozent.
Niederschlag entsteht, wenn Wolken mit kondensiertem Wasser gesättigt sind. Etwa fünfhunderttausend Kubikkilometer Niederschlag gehen pro Jahr auf der Erde nieder, rund drei Viertel davon auf den Ozeanen. Dann ist der Wasserkreislauf abgeschlossen.
Fällt der Niederschlag auf festes Land, verdunstet das Wasser zum Teil erneut: Knapp zwei Drittel des kontinentalen Niederschlags gelangen per Verdunstung wieder in die Atmosphäre; rund vierzigtausend Kubikkilometer Wasser fließen ober- beziehungsweise unterirdisch zum Meer zurück.
Die Grafik kennen viele aus dem Geografieunterricht: die Silhouette einer Landschaft, an der die natürliche Bewegung des Wassers innerhalb des Ökosystems Erde gezeigt wird. Über dem Meer verdunstet Wasser, durch Abkühlung kondensiert es in höheren Luftschichten, über Land regnet oder schneit es, dann fließt das Niederschlagswasser über Bäche und Flüsse ins Meer zurück - so funktioniert der Wasserkreislauf im Schnelldurchlauf.
Motor des Wasserkreislaufs ist die Sonne: Sie erwärmt die Wasseroberfläche der Ozeane, Wasser verdunstet und gelangt in die Atmosphäre. Bei 40 Grad Celsius Lufttemperatur nimmt die Atmosphäre etwa 50 Gramm Wasser pro Kubikmeter Luft auf. Der Wasserdampf steigt nach oben (Konvektion) und wird durch den Wind horizontal transportiert (Advektion).
Da es in höheren Luftschichten immer kälter wird und kältere Luft weniger Wasserdampf aufnehmen kann als wärmere - bei 1 Grad Celsius nur 5 Gramm pro Kubikmeter -, kondensiert der Wasserdampf: Wolken entstehen. Weniger als ein Prozent des atmosphärischen Wassers ist in flüssiger oder fester Form (Eis) in Wolken gebunden, dabei bedecken Wolken die Erde zu mehr als sechzig Prozent.
Niederschlag entsteht, wenn Wolken mit kondensiertem Wasser gesättigt sind. Etwa fünfhunderttausend Kubikkilometer Niederschlag gehen pro Jahr auf der Erde nieder, rund drei Viertel davon auf den Ozeanen. Dann ist der Wasserkreislauf abgeschlossen.
Fällt der Niederschlag auf festes Land, verdunstet das Wasser zum Teil erneut: Knapp zwei Drittel des kontinentalen Niederschlags gelangen per Verdunstung wieder in die Atmosphäre; rund vierzigtausend Kubikkilometer Wasser fließen ober- beziehungsweise unterirdisch zum Meer zurück.
Video: Das Saalekraftwerk Jena-Burgau
Infobox
Funktionen des Wassers
Menschen können längere Zeit ohne feste Nahrung auskommen, jedoch nur wenige Tage ohne Wasser. Der Körper des Menschen besteht, je nach Alter, Geschlecht und Fettgehalt, zu 60 bis 70 Prozent aus Wasser, das Gehirn sogar zu 75 Prozent. Die Funktionen des Wassers im menschlichen Körper sind vielfältig.
Wasser ist ein Kühlmittel: Es reguliert die Körpertemperatur des Menschen. Durch Schwitzen - etwa zwei Millionen Schweißdrüsen gibt es auf der Haut - bleibt die Kerntemperatur auch bei extremer Hitze oder beim Sporttreiben konstant zwischen 36 und 37 Grad Celsius. Könnte der Körper die Wärme über die Haut nicht abgeben, würde es schnell zur Temperaturerhöhung kommen: Bei über 41 Grad Celsius droht ein tödlicher Hitzeschlag.
Wasser ist ein Transport- und Lösungsmittel: Das Wasser dient, wie das Blut, dem Transport von Sauerstoff und Nährstoffen zu den Organen sowie dem Abtransport von Stoffwechselprodukten. Viele Stoffwechselprodukte können nur ausgeschieden werden, wenn sie in einer bestimmten Konzentration im Wasser gelöst sind, wenn also genug Flüssigkeit im Körper ist.
Wasser ist ein Reaktionspartner: Viele Vitamine und Zuckermoleküle können erst durch Wasser genutzt werden. Wasser ist daran beteiligt, die Stoffe zu spalten; erst danach werden sie weiterverarbeitet.
Und: Wasser ist ein Neutralisator. Durch Stress, Überanstrengung oder durch Fehlernährung übersäuert der Körper des Menschen. Bei ausreichender Flüssigkeitszufuhr, etwa zwei Liter am Tag, kann Wasser die Übersäuerung ausgleichen.
Menschen können längere Zeit ohne feste Nahrung auskommen, jedoch nur wenige Tage ohne Wasser. Der Körper des Menschen besteht, je nach Alter, Geschlecht und Fettgehalt, zu 60 bis 70 Prozent aus Wasser, das Gehirn sogar zu 75 Prozent. Die Funktionen des Wassers im menschlichen Körper sind vielfältig.
Wasser ist ein Kühlmittel: Es reguliert die Körpertemperatur des Menschen. Durch Schwitzen - etwa zwei Millionen Schweißdrüsen gibt es auf der Haut - bleibt die Kerntemperatur auch bei extremer Hitze oder beim Sporttreiben konstant zwischen 36 und 37 Grad Celsius. Könnte der Körper die Wärme über die Haut nicht abgeben, würde es schnell zur Temperaturerhöhung kommen: Bei über 41 Grad Celsius droht ein tödlicher Hitzeschlag.
Wasser ist ein Transport- und Lösungsmittel: Das Wasser dient, wie das Blut, dem Transport von Sauerstoff und Nährstoffen zu den Organen sowie dem Abtransport von Stoffwechselprodukten. Viele Stoffwechselprodukte können nur ausgeschieden werden, wenn sie in einer bestimmten Konzentration im Wasser gelöst sind, wenn also genug Flüssigkeit im Körper ist.
Wasser ist ein Reaktionspartner: Viele Vitamine und Zuckermoleküle können erst durch Wasser genutzt werden. Wasser ist daran beteiligt, die Stoffe zu spalten; erst danach werden sie weiterverarbeitet.
Und: Wasser ist ein Neutralisator. Durch Stress, Überanstrengung oder durch Fehlernährung übersäuert der Körper des Menschen. Bei ausreichender Flüssigkeitszufuhr, etwa zwei Liter am Tag, kann Wasser die Übersäuerung ausgleichen.
