Wasser und gefrierverhalten

Wissenschaft Physik
#1

hallo,
angeregt durch eine frage im brett aquarien möchte ich gerne folgende frage hier stellen.
es geht in dem anderen brett um einen gartenteich in dem kois gehalten werden.

mich würde jetzt interessieren, wie hoch die wahrscheinlichkeit ist, dass ein teich mit den abmaßen 25m mal 2,5m und einer tiefe von 1,0m bist zum grund zufriert?
unter welchen bedingungen wäre dies möglich, wenn wir davon ausgehen dass der teich irgendwo in deutschland läge.
es geht mir nur um den fakt des gefrierens, nicht darum, wie man ggf. kois am überleben hält.
danke
JWIII

#2

Hallo,

und welche Aussage soll diese Wahrscheinlichkeit darstellen?

Ein Teich mit den Abmessungen x*y und Tiefe t friert im bundesdeutschen Winter mit einer Wahrscheinlichkeit von 2% zu?

Hier ist der bundesdeutsche Winter unzureichend definiert.
120 Tage bei 0°C?
oder -5°C
oder möchtest Du eine Funktion T(t), die den Temperaturverlauf über die Zeit t darstellt, vorgeben?
Zufrieren ist vermutlich auch nicht ausreichend exakt. Das ganze Volumen? Eine geschlossene Eisdecke bis zum Grund des Teichs?

Kurz: bei derlei Fragen ist die Beantwortung hinterher leichter als vorher festzustellen welche Einflussfaktoren des Experiments berücksichtigt - und daher zur Beantwortung angegeben - werden müssen. Allein die Diskussionen darum ob warmes oder kaltes Wasser schneller gefriert zeigt wie komplex dies ist. Nur wer sich dessen nicht bewusst ist wird Dir eine Antwort geben…

So long,

Stefan

P.S. Und wie warm sind eigtl. Kois? :smiley:

#3

Hallo,

mich würde jetzt interessieren, wie hoch die
wahrscheinlichkeit ist, dass ein teich mit den abmaßen 25m mal
2,5m und einer tiefe von 1,0m bist zum grund zufriert?
unter welchen bedingungen wäre dies möglich, wenn wir davon
ausgehen dass der teich irgendwo in deutschland läge.

liegt die pfütze im rheintal nahe freiburg (auf der landkarte als: „Freiburg“ eingetragen) ist die wahrscheinlichkeit des totalen zufrierens im verlaufe eines jahres gering.
liegt sie nahe dem funtensee (auf der landkarte als: „Funtensee“ eingetragen) ist die wahrscheinlichkeit für den gleichen vorgang dagegen sehr hoch.

danke

bitte

watergolf

#4

Hallo füsigä,

Ein Teich mit den Abmessungen x*y und Tiefe t friert im
bundesdeutschen Winter mit einer Wahrscheinlichkeit von 2% zu?

ja, so in etwa hab ich mir das gedacht. :smile: Scherz!

ich habe die Definition „bundesdeutscher Winter“ nicht unter dem Aspekt des Fachmannes benutzt. Wäre ich Fachmann wüsste ich es ja. also sorry.

Zufrieren ist vermutlich auch nicht ausreichend exakt. Das
ganze Volumen? Eine geschlossene Eisdecke bis zum Grund des
Teichs?

Genau das möchte ich wissen. Unter welchen Umständen friert ein teich, der 1,o m tief, 2,5m breit und etwa 25 m lang ist in sachsen liegt, bis zum grund zu?
flachland, wald, sandboden,

wie lange müssten welche temperaturen herrschen bis das gesamte volumen des wassers zu eis wird.
ich will jetzt keine tabelle wie
-1 grad 3908 tage
-2 grad 3807 tage
oder so sondern annähernd etwa ab -sounsosviel grad nach xyz tagen

wenn man das so nicht beantworten kann, wie könnte man es dann ausdrücken? wonach müsste man fragen, welche bedingungen müssten (theporetisch)bekannt sein?

danke JWIII

ps an den anderen.

ich freue mich über zielführende antworten oder korrekturen meiner denkweise. zynische und überhebliche kommentare interessieren mich weniger.

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#5

Hallo JWIII,

ob es einen Standard für bundesdeutsche Winter gibt?

Dann erfinden wir ihn:

Winter = x Tage mit T = n °C
Daneben hast Du den Versuchsaufbau mit 2,5 m X 25 m Fläche A die auf 1 m (l) zufrieren soll.

Dann müssen wir noch vorgeben:
Pro mol braucht Wasser die Energie MolareSchmelzenthalpie Hm um zu frieren.
Insgesamt wird also beim Zufrieren bis zur Höhe h:
ρ * MolareMasse * Hm * A * h
an Energie ausgetauscht.
.
Eis hat die Wärmeleitfähigkeit λ
Der Wärmestrom δQ/δt = λ * A/l ΔT

Die eine T von ΔT = 0°C, kälter wird das Wasser / Eis nicht. Das andere ist die Umgebungstemperatur T_u.

Du suchst also nach der oberen Integrationsgrenze, den Zeitpunkt t_x, für den vom Zeitpunkt t_0 aus gilt:
Integral(t_o -> t_x) λ * A/l ΔT dt=(!) ρ * MolareMasse * Hm * A * h(=l).

Unter der wie immer sehr begründeten Annahme, dass sich während des Experiments nichts ändert / alles konstant ist:
(t_x - t_o)* λ * A/l ΔT =(!) ρ * MolareMasse * H_m * A * h(=l)

für t_o = 0°C:

t_x = ρ * MolareMasse * Hm * A * h / [λ * A/h ΔT]

t_x = ρ * MolareMasse * Hm / λ * h^2 / ΔT

Also, neben Materialkonstanten ist das vom Quadrat der geforderten Gefriertiefe und dem Inversen der Tempdiff abhängig.

Falls es Dir nicht auffällt: Du wolltest eine Wahrscheinlichkeit für’s zufrieren:wink:. Die Formel kann Dir nur sagen bei welcher (konstanten) Aussentemperatur das Teil mit Fläsche A bis zur Tiefe h durchgefroren ist.

Zur Wahrscheinlichkeit wird’s erst, wenn Du’s daraus machst :wink:
Also brauchst Du noch eine Funktion f(ΔT, t) deren Wert die Wahrscheinlichkeit f angibt, eine Temperaturdifferenz ΔT während der Zeit t zu haben. f müsstest Du nach ΔT auflösen und in obige Gleichheit einsetzen. Angenommen f(t) ∝ 1/ΔT 1/t (je grösser Diff, desto seltener tritt sie auf, je länger sie dauern soll, desto seltener ist sie) ΔT = 1/t * const.

Aus dem Integral (t_o -> t_x) λ * A/l ΔT dt
wird Integral(t_o -> t_x) λ * A/l 1/t * const dt =

λ * A/l * ln(t_x) =(!) ρ * MolareMasse * Hm * A * h(=l)

t_x = exp(ρ * MolareMasse * Hm / λ * h^2)

Du siehst, kaum passt man mal auf, schon steht das Ganze als e-hoch herum, d.h. es kann ganz schön dauern bis die Fische tot sind. Mit weniger Mathe und Physik geht sowas schneller.

hth,

Stefan

#6

Danke an alle die NICHT geantwortet haben.
Nochmal hallo,

ob es einen Standard für bundesdeutsche Winter gibt?

nach dem hatte ich nicht gefagt.
es wirklich schön für dich, dass du so gut bescheid weisst.
meine frage ist damit immer noch offen.

wie lange muss eine bestimmte temperatur herrschen um den schon mehrfach beschriebenen teich bis zum grund zufrieren zu lassen?

ich weiss nicht wie ich diese frage noch stellen soll um eine antwort in der Form -bei Minus 25 grad dauert es ca xyz Tage-, zu erhalten.

aus deiner antwort entnehme ich nur, dass man einem fachmann eine solch profane frage nicht stellen sollte.
sorry aber so kommt es rüber.

JWIII

#7

Hallo Jonny Walker,

aus deiner antwort entnehme ich nur, dass man einem fachmann
eine solch profane frage nicht stellen sollte.
sorry aber so kommt es rüber.

Du solltest das den Postern nicht übel nehmen. In Wirklichkeit ist es nämlich eher anders herum: Das Problem von der Physik her anzugehen, ist sehr komplex - ungelogen. Wirklich schwierig wird es dann am Ende, weil Temperaturen häufig nicht konstant sind und Du dann ewig rumrechnen musst: Wärem rein, Wärme raus, Randbedingungen. Der Füsigä hat sich schon viel Mühe gegeben, um Dir zu zeigen, dass das Problem aus physikalischer Sicht nur schlecht lösbar ist. Da steckt vielleicht auch ein bißchen Frust dahinter, weil man trotz aller Physik und Kenntnisse an einer anscheined so lechten Frage scheitert - auch wenn sie sich als komplex herausstellt.

Ein Vorschlag zur Güte: Vielleicht ist ein empirischer Ansatz besser und du fragst mal im Metereologie-Brett (wenn wir so was haben), ob es da statistische Daten gibt. Ich bin fast sicher, dass es irgendwo im Überlapp zwischen Metereologie, Umweltschutz und Gewässerbiologie empirische Daten zu dem Thema gibt. Vielleicht hat auch der Verein der Koi-Freunde Deutschlands (das ist nur ein Platzhalter, ich weiß nicht, wie der Verein wirklich heißt!) Empfehlungen aufgrund der Erfahrungen seiner Mitglieder.

Aber nochmal: Als Physiker glaube ich nicht, dass Dich hier jemand verarschen wollte. Ich glaube eher, der vorige Beitrag war nur der (ggf. misslungene) Versuch Dir klarzumachen, dass eine „einfache“ Problemstellung rasch extrem komplex werden kann, wenn man wirklich versucht, das mal exakt auszurechnen: Frust - und das nach so viel Studium! Also: nicht sauer sein!

Grüße, Thomas

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#8

huhu,

nein, offensichtlich war’s in diesem Fall nicht schön für mich Bescheid zu wissen. Gerne nie mehr wieder…

Anfangs hattest Du nach der Wahrscheinlichkeit im wahren Leben gefragt. Jetzt bist Du mit der Zeit bei festen Randbedingungen (Temperaturdifferenz) zufrieden.
Dein Frage ist unter den dort angegebenen Randbedingungen durch die Formel in meinem vorigen Post gelöst, da wo’s um

t_x = …

ging. Das „t_x“ wäre die Zeit (wie lange es dauert) und rechts vom „=“ hat’s Kontanten die man nachschauen kann (da fragst Du jetzt nicht mehr mich, s.o.), und die Tiefe Deines Teiches. Ob die Formel stimmt, keine Gewähr. Nur deswegen habe ich nicht nur die Formel sondern auch meinen Gedankengang dazu geschrieben. Das habe ich so gelernt und kann’s nicht anders und halte es sogar für sinnvoll.

Stefan

Stefan

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#9

Hi,

deine Frage ist nicht zu beantworten, weil v.a. eine Deiner Vorgaben eine wunschgemäße Antwort unmöglich macht: Du sagst, du willst keine Tabelle, die pro möglicher TEmperatur die Zeit angibt, die der Teich zum 'Zufrieren braucht. Da schon inerhalb eines Tages die Temperaturen gewaltig schwanken, kann man dir kein eindeutig richtiges Ergebnis bringen.

Ich nehme mal an, dir geht es darum, ob du deine Kois im Teich oder woanders überwinterst. Dann sag doch mal, wo der Teich ist, dann kann man zumindest eine #Schätzung abgeben - besser als alles, was wir hier sagen, sind aber deine Erfahrungswerte / die deiner Nachbarn aus den letzten Jahren Und noch besser ist es, die Kois einfach rausnehmen - falls sich nämllich irgendjemand vrschätzt, sind die Kois kaputt. Dafür müssen sie nicht einmal komplett eingrefroren sein.

die #Franzi

#10

Moin,

um die Sache noch zu verkomplizieren:
Es hänt nciht nur von der (durchschnittlichen) Lufttemperaturen ab, sondern auch von den Bodentemperaturen und der Wärmeleitfähigkeit derselben (und damit sind die Faktoren sicher noch nicht alle genannt!)

In vulkanisch aktiven Gebieten sund die Verhältnisse sicher anders als in anderen.

Gandalf

#11

Findest Du Deinen Titel nicht heftig unverschämt?

ich weiss nicht wie ich diese frage noch stellen soll um eine
antwort in der Form -bei Minus 25 grad dauert es ca xyz Tage-,
zu erhalten.

Beliebig oft. Man hat Dir schon gesagt, dass man das schlicht nicht beantworten kann.

Und nach Deinem jetzigen Post wirst Du hoffentlich gar keine diesbezüglichen Antworten bekommen.

#12

Will die verfahrene Diskussion mal von einer anderen Seite her angehen: Im Flachland sollte ein Teich mit 1 m Tiefe nicht durchfrieren. Das Problem für Fische ist aber auch die Eisdecke. Ich gehe mal davon aus, dass es ein Folienteich ist, also kein Grundwasseraustausch stattfinden kann. Dann sind die Stoffwechselprodukte der Fische das größere Problem. Die Fische atmen CO2 aus und verbrauchen Sauerstoff. Eine niedrige Sauerstoffkonzentration und erhöhte CO2 Konzentration führt zum Ersticken der Tiere. Die Ausscheidungen verbrauchen ebenfalls Sauerstoff und werden zu CO2 abgebaut.
Sage mal die beschriebene Teichgröße verträgt ca 5 Kois mit je einem Kilo. Bringe mehrere Bündel Stroh oder Schilf ein, damit durch die Eisdecke im Winter ein Gasaustausch stattfinden kann. Ab November nicht mehr füttern.
Udo Becker

#13

Ist Dein Teich ringförmig oder linear?

Gruß

Naturschützer

#14

Wer lesen kann ist klar im Vorteil

Findest Du Deinen Titel nicht heftig unverschämt?

Nein.

Beliebig oft. Man hat Dir schon gesagt, dass man das schlicht
nicht beantworten kann.

Und nach Deinem jetzigen Post wirst Du hoffentlich gar keine
diesbezüglichen Antworten bekommen.

Ich schrieb oben :

ps an den anderen.

ich freue mich über zielführende antworten oder korrekturen meiner denkweise. zynische und überhebliche kommentare interessieren mich weniger.

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#15

Plonk!

ich freue mich über zielführende antworten oder korrekturen
meiner denkweise.

offensichtlich gelogen.

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