Physikalische Frage - Gefrierschrank

Guten Tag,
Ich bin Momentan echt ein bisschen verzweifelt, deshalb frag ich Euch mal. Hätte Ihr irgendjemand einen hilfreichen Tipp (Internetseite, Buch usw.) wie ich die unten aufgeführten Fragen beantworten und erklären kann? Oder könnte mir jemand gleich die Fragen beantworten? Wäre Euch sehr dankbar. Nun zu den Fragen:

Bei Gefrierschränken bilde sich an der Kühlelementen mit der Zeit eine Eisschicht. Woher komt dieses Eis? Wie kann man die Bildung dieser Schicht verzögern? Bildet sich die Eisschicht in Gefrierschränken oder Gefriertruhen schneller? Von Zeit zu Zeit muss diese Eisschicht abetaut werden. In der Gebrauchsanweisung steht dazu: " Stellen Sie Gefässe mit handwarmem Wasser in den Schrank. Dann schliessen Sie die Tür. Jetzt taut die Eissschicht ab. "
Warum Soll man zum Abtauen die Schranktür schliessen? Würde die Eisschicht bei offener Tür nicht schneller schmelzen, da dann die warme Zimmerluft Zutritt hätte?

Guten Tag erstmal,
also mit Lektüre kann ich Dir leider so nicht helfen, aber ich werde mein Bestes geben, die Antworten möglichst sauber zu formulieren, sofern ich denn auf alles eine Antwort habe.

Erste Frage: Der Ursprung des Eises im Gefrierschrank kommt logischeweise aus der Luft. Nur in dem Fall, in welchem die einzufrierenden Produkte nicht in entsprechenden Behältnissen eingeschlossen wurden kann das Wasser für das Eis auch aus Fleisch oder allem möglichen kommen. Wie gesagt aber hauptsächlich aus der Luft. Da Warme Luft zumeist mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann als kalte Luft lagert sich das Wasser an den Wänden, Böden etc. im Gefrierschrank ab und gefriert.
Nach einiger Zeit kann dort eine relativ dicke Eisschicht vorhanden sein. Das hängt allerdings davon ab, wie oft der Gefrierschrank geöffnet wurde und so ein Luftaustausch möglich war.

zweite Frage: Die Bildung dieser Eissschicht lässt sich nur verhindern bzw. minimieren, wenn die Luft einen minimalen Wasseranteil hat. Einige Hersteller bauen zusätzlich ein System ein, welches die Luft im inneren des Gefrierschrankes „trocknet“ und so das lästige Abtauen unnötig macht, da sich aufgrund der niedriegen Luftfeuchtigkeit nur noch sehr wenig eis bildet.

dritte Frage: Es kommt nicht darauf an, ob es ein Gefrierschrank oder eine Gefriertruhe ist, sondern was diese für eine Leistung bringt bzw. auf welche Leistung man sie einstellt. Und natürlich wie „feucht“ die Luft innerhalb, und beim öffnen auch außerhalb, des Gerätes ist. (Das gilt natürlich nur, wenn kein Luftenfeuchtersystem eingebaut ist)
Logisch ist, dass das Wasser schneller gefriert, wenn die Temperatur sehr kalt im vergleich zur Wassertemperatur ist.

vierte Frage: Ich muss sagen, dass mir diese Vorgehensweise nicht bekannt war, aber ich glaube einfach, dass durch das Schließen der Tür einfach das unkontrollierte Ablaufen des Wassers verhindert wird. So kann man auch während des Abtauvorgangs noch etwas anderes machen ohne Angst haben zu müssen, dass bald die Küche unter Wasser steht.

fünfte Frage: Nicht zwangsläufig. Nur weil die Luft wärmer ist heißt es noch nicht, dass das Eis schneller schmilzt. Es hängt zusätzlich von der Luftzirkulation und der Luftfeuchtigkeit im Raum zusammen. Je höher die Luftfeuchtigkeit, desto weniger Wasser kann die Luft noch aufnehmen, also schlizt das Eis langsamer. Genau umgekehrt wäre der Vorgang mit kalter „trockener“ Luft. Da die Luft nur wenig Wasser enthält liegt der sogenannte Schelzpunkt[1] sehr Tief, da es nunmal viel mehr Wasser auf einmal aufnehmen kann.

Erklärungen:
[1]: Der Schmelzpunkt ist die Temperatur, bei welcher sich die Menge des verdampfenden Wassers und die Menge des kondensierten Wassers die Waage halten. es ist also der Punkt, an dem genau so viel Wasser verdampft, wie kondensiert. Befindet sich die Temperatur überhalb dieses Punktes, so verdampft/verdunstet mehr Wasser als Wasser kondensiert.

Ich hoffe, dass ich dir einigermaßen helfen konnte.

liebe Grüße Tobi

Das Eis entsteht durch direktes Gefrieren der Luftfeuchtigkeit an den Kühlelementen (resublimieren, Resublimation). Die kalte Luft im Gefrierschrank kann nur sehr wenig Wasserdampf halten. Bei jedem öffnen tauschst Du sie gegen wärmere Luft aus, die noch viel Wasserdampf enthält. Kühlt die dann im Gefrierschrank ab, dann schlägt sich der Wasserdampf irgendwo nieder. Besonders stark und besonders ärgerlich geschieht das an den besonders kalten Kühlelementen. Ärgerlich ist es, weil es die Kühlelemente wärmeisoliert, also den Wirkungsgrad des Gefrierschranks verschlechtert.

Ja, es wäre sinnvoll, den Gefrierschrank offen stehen zu lassen, wenn man ihn abtaut. Dann fließt aber das abgetaute Wasser auch kontinuierlich ab.

Da kalte Luft schwerer ist als warme, fällt aus einem Gefrierschrank die kalte Luft leichter heraus als aus einer Gefriertruhe. Deshalb ist der Prozess bei Gefrierschränken etwas schneller als bei Gefriertruhen.

Eine weitere, sehr wichtige Quelle für Wasserdampf sind aber nicht verschlossene und nicht abgekühlte Speisen, die in den Schrank gebracht werden. Stellst Du etwa einfach kühles Wasser in Schalen in den Gefrierschrank (um Eiswürfel zu erzeugen), dann verdunstet davon ebenfalls eine gewissen Menge und schlägt sich auf den Kühlschlangen nieder. Je nach Verhalten und Nutzungsform des Schranks überwiegt sogar dieser zweite Prozess und dann ist der Unterschied zwischen Schrank und Truhe zu vernachlässigen.

Hallo bärij,
einen Teil der Frage kann ich dir beantworten. Die Eisschicht bildet sich aufgrund der Luftfeuchtigkeit. Je kühler Luft ist, um so weniger Feuchtigkeit kann sie aufnehmen. Wird warme Luft im Kühlschrank abgekühlt, so kann es sein, dass die Feuchtigkeit, die sie vorher transportierte nun nicht mehr aufnehmen kann (der Taupunkt wird unterschritten) und Wasser abgibt. Kommt dieses Wasser an eine sehr kalte Oberfläche, dann friert es an. Je kälter die Luft wird, um so mehr Wasser gibt sie ab und um so schneller wächst die Eisschicht. Man kann die Schichtbildung verzögern, wenn man die Kühlschranktür möglichst nur kurz öffnet um zu vermeiden, dass warme Luft in den Kühlschrank strömt.
Da kalte Luft schwerer ist als warme, hat man diesbezüglich bei Gefriertruhen einen Vorteil gegenüber Gefrierschränken. Von oben kann die warme feuchte Luft nicht so leicht durch die offene Tür gelangen wie von der Seite.

Zum Abtauen kann ich wenig sagen. Ich vermute, dass ein Becher mit handwarmem Wasser den man in den Kühlschrank stellt so viel relativ warme, feuchte Luft an das Kühlaggregat bringt, dass dieses die Kälte im gefrorenen Wasser nicht mehr halten kann und das Wasser abtaut. Würde man die Kühlschranktür öffnen ginge wohl der Wasserdampf ins Freie statt an das Kühlaggregat. Wie geschrieben, ist das allerdings nur eine Vermutung.

Gruß Arnold

Hallo Arnold,

Vielen dank für deine Antwort. War mir bereit sehr hilfreich, auch der zweite Teil, obwohl es nur eine Vermutung ist. Irgendwie klingt das sogar logisch. :smile:

Gruss Bärij

Danke vielmals für die ausführende Erklärung. :smile: Nun bin ich doch nicht aufgeschmissen.

Gruss Bärij

Dankeschön. :smile:
Gruss Bärij

Der Eisschicht ensteht bei der Kondensation der Luftfeuchtigkeit. Die Luftfeuchtigkeit kommt in den Gefrierschrankt aus den Raumluft, da der Gefrierschrank nicht luftdicht ist, außerdem öffet man manchmal den Gefrierschränk und lässt die Raumluft (ungewollt?) rein.