Es ist Sommer – die Zeit, in der man sich gerne mal einen Eiswürfel in ein Getränk wirft, um es zu kühlen oder kühl zu halten. Ein Phänomen ist dabei häufig zu beobachten bzw. zu hören: Kurz nachdem man den Eiswürfel in das Getränk geworfen hat, gibt dieser ein deutlich vernehmbares Knistern bzw. Knacken von sich. Oft ist dieser akustische Vorgang auch sichtbar von Rissbildungen im Eiswürfel begleitet. Doch wie kommt es dazu?

Wärmeausdehnung und Dichteanomalie

Damit der beschriebene Effekt zum Tragen kommt, muss der Temperaturunterschied zwischen dem Eiswürfel und der Flüssigkeit relativ hoch sein. Wenn man einen Eiswürfel in ein sehr kaltes Getränk wirft, ist der Effekt kaum wahrnehmbar. Hauptsächlich verantwortlich für das Knacken ist die sogenannte Wärmeausdehnung (auch thermische Expansion), die bewirkt, dass sich das Volumen eines Korpers ändert (vergrößert), hervorgerufen durch eine Veränderung seiner Temperatur.

Die äußere Schicht des Eiswürfels, die zuerst Kontakt mit der wärmeren Flüssigkeit hat, dehnt sich schneller aus als der Kern. Dadurch kommt es zu Spannungen, die den Eiswürfel förmlich zerreißen, akustisch begleitet von dem beschriebenen Kinistern bzw. Knacken.

Eine untergeordnete Bedeutung spielt bei diesem Vorgang die sogenannte Dichteanomalie des Wassers. Diese bewirkt, dass die Dichte im Intervall von 0°C bis 3,983°C nicht wie zu erwarten sinkt, sondern noch geringfügig ansteigt. Der Effekt dieser Anomalie auf den beschriebenen Vorgang ist allerdings zu vernachlässigen.

Ein Video von Brady Haran zeigt mit Slow-Motion-Aufnahmen anschaulich, was den Eiswürfeln widerfährt, wenn man sie in verschiedene Flüssigkeiten, u. a. in flüssigen Stickstoff, wirft:

Why do ice cubes crack in drinks? (SLOW MOTION)

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(via novellistisch.de)