Wasser hat eine ungewöhnlich geringe Kompressibilität
Trotz seiner flüssigen Natur ist Wasser schwerer zu komprimieren als viele andere Flüssigkeiten.
Wissenschaftliche Erklärung
Flüssigkeiten lassen sich in der Regel leicht zusammendrücken, weil ihre Moleküle keine starre Ordnung besitzen und Lücken zwischen sich lassen. Wasser bildet hier eine bemerkenswerte Ausnahme: Seine isotherme Kompressibilität beträgt bei 25 Grad Celsius nur etwa 4,6 mal 10 hoch minus 10 pro Pascal — weniger als die Hälfte der Werte von Ethanol oder Aceton.
Der Grund liegt im dreidimensionalen Netzwerk aus Wasserstoffbrückenbindungen. Jedes Molekül ist über bis zu vier Brücken mit seinen Nachbarn verbunden, was eine offene, teträdrische Nahordnung erzeugt. Diese Struktur wirkt wie ein inneres Gerüst, das dem äusseren Druck Widerstand leistet. Obwohl die Wasserstoffbrücken ständig brechen und sich neu bilden, ist zu jedem Zeitpunkt ein grosser Teil des Netzwerks intakt — und hält das Volumen erstaunlich stabil.
Im Vergleich dazu halten in Ethanol oder Aceton deutlich schwächere Van-der-Waals-Kräfte die Moleküle zusammen. Diese lässt Druck viel leichter überwinden. Quecksilber, mit seinen metallischen Bindungen, ist zwar noch weniger kompressibel als Wasser, doch unter den molekularen Flüssigkeiten steht Wasser fast konkurrenzlos da.
Alltagsrelevanz
Die geringe Kompressibilität von Wasser hat weitreichende Konsequenzen. In der Hydraulik nutzt man genau diese Eigenschaft: Bremsanlagen in Autos, hydraulische Pressen und Bagger funktionieren, weil sich die Bremsflüssigkeit (oder Hydrauliköl auf Wasserbasis) kaum zusammendrücken lässt und den Druck nahezu verlustfrei überträgt.
Auch in der Natur spielt diese Eigenschaft eine entscheidende Rolle. Die Ozeane können trotz des enormen Drucks in der Tiefsee ihr Volumen weitgehend beibehalten. Wäre Wasser so kompressibel wie typische organische Flüssigkeiten, würde der Meeresspiegel deutlich anders ausfallen, und die Druckverhältnisse in der Tiefsee wären völlig verändert.