Wasser hat eine hohe Sublimationswärme
Die Energie, die benötigt wird, um Eis direkt in Dampf umzuwandeln, ist ungewöhnlich hoch.
Wissenschaftliche Erklärung
Sublimation ist der direkte Übergang von einem Festkörper in den gasförmigen Zustand, ohne den Umweg über die flüssige Phase. Bei Wasser beträgt die Sublimationswärme etwa 2830 Kilojoule pro Kilogramm — das ist die Summe aus Schmelzwärme (334 kJ/kg) und Verdampfungswärme (2260 kJ/kg), wobei sie bei niedrigeren Temperaturen sogar noch etwas höher liegen kann als diese einfache Addition vermuten lässt.
Dieser Wert ist fast fünfmal höher als bei Kohlendioxid (571 kJ/kg) und bei Naphthalin (561 kJ/kg). Der Grund liegt darin, dass bei der Sublimation von Eis gleichzeitig das geordnete Kristallgitter aufgebrochen und sämtliche Wasserstoffbrückenbindungen gelöst werden müssen. Im Eiskristall ist jedes Molekül über vier Brücken mit seinen Nachbarn verbunden — eine Anordnung, die dem Diamantgitter ähnelt und besonders stabil ist.
Die hohe Sublimationswärme erklärt auch, warum Eis bei Temperaturen unter null Grad Celsius nur äusserst langsam sublimiert, es sei denn, die Luftfeuchtigkeit ist sehr niedrig oder ein Vakuum wird angelegt.
Alltagsrelevanz
Die Sublimation von Eis begegnet uns im Winter, wenn Wasche trotz Minustemperaturen an der Leine trocknet — das Eis in den Fasern sublimiert direkt in die trockene Winterluft. In der Lebensmitteltechnologie ist die Gefriertrocknung (Lyophilisation) ein wichtiges Konservierungsverfahren, bei dem Wasser unter Vakuum aus gefrorenen Lebensmitteln sublimiert wird. Die hohe Sublimationswärme macht diesen Prozess energieintensiv, garantiert aber eine schonende Trocknung bei niedrigen Temperaturen.