Aufgrund des geringeren Drucks sinkt der Siedepunkt des Wassers und das Wasser kocht in großen Höhen früher. Erfahren in diesem Artikel mehr darüber.

Kochen auf dem Mount Everest

Mit zunehmender Höhe über dem Meeresspiegel nimmt der Luftdruck mehr und mehr ab (siehe hierzu auch den Artikel barometrische Höhenformel). Dabei zeigt sich das Phänomen, dass Wasser bereits bei deutlich geringeren Temperaturen als man es in geringeren Höhen gewohnt ist zu kochen beginnt. Auf Meereshöhe bei einem Druck von 1,013 bar beginnt Wasser bei einer Temperatur von 100 °C zu kochen.

Wasser kocht auf Meereshöhe bei einem Umgebungsdruck von 1 bar bei 100 °C
Abbildung: Wasser kocht auf Meereshöhe bei einem Umgebungsdruck von 1 bar bei 100 °C

Auf dem Mount Everest in einer Höhe von 8849 m herrscht allerdings nur ein Luftdruck von rund 0,325 bar. Aufgrund dieses deutlich verminderten Drucks beginnt das Wasser bereits bei einer Temperatur von rund 71 °C zu kochen. Da die Temperatur während des Koches jedoch nicht weiter ansteigt, dauert das Zubereiten von Speisen wie Kartoffeln oder Pasta somit deutlich länger (siehe hierzu auch den Artikel Warum bleibt die Temperatur bei einer Änderung des Aggregatzustandes konstant?).

Warum kocht Wasser in großen Höhen bereits bei geringeren Temperaturen?
Abbildung: Warum kocht Wasser in großen Höhen bereits bei geringeren Temperaturen?

Erklärung mit dem Teilchenmodell

Dass der Siedepunkt vom äußeren Umgebungsdruck abhängig ist, gilt nicht nur für Wasser, sondern letztlich für alle Flüssigkeiten. Insbesondere gilt auch dabei, dass sich bei vermindertem Druck eine Abnahme des Siedepunktes zeigt. Dieses Phänomen kann qualitativ mit dem Teilchenmodell erklärt werden.

Beim Sieden (ugs. auch als kochen bezeichnet) verdampft die Flüssigkeit und wird gasförmig. Bei diesem Verdampfungsvorgang wird den Molekülen so viel Energie zugeführt, dass diese den molekularen Bindungskräften der Flüssigkeit entkommen können und in die Gasphase übergehen. Bei einem umgebenden Luftdruck von 1 bar vollzieht sich dieser Verdampfungsvorgang im Falle von Wasser bei einer Temperatur 100 °C.

Zunahme der Siedetemperatur mit zunehmendem Druck
Abbildung: Zunahme der Siedetemperatur mit zunehmendem Druck

Wird nun aber der äußere Luftdruck erhöht, so prallen die Luftteilchen verstärkt auf die Flüssigkeitsoberfläche. Dabei drücken die Luftteilchen die Flüssigkeitsmoleküle sozusagen verstärkt wieder zurück in Flüssigkeit. Für die Moleküle in der Flüssigkeit wird es somit schwerer in die Gasphase überzugehen. Die Wasserteilchen benötigen folglich eine größere Energie und damit eine höhere Temperatur, um der flüssigen Phase entkommen zu können. Aus diesem Grund wird bei erhöhtem umgebendem Luftdruck eine höhere Siedetemperatur benötigt, um eine Flüssigkeit zu verdampfen bzw. sie zum Kochen zu bringen.

Die Siedetemperatur einer Flüssigkeit steigt mit zunehmendem äußeren Umgebungsdruck!

Animation: Zunahme der Siedetemperatur mit zunehmendem Druck

Erhöhung der Siedetemperatur bei erhöhtem Druck (Schnellkochtopf)

Unter hohem Druck siedet auch Wasser folglich erst bei höheren Temperaturen. Dies wird zum Beispiel in sogenannten Schnellkochtöpfen genutzt, um das Wasser auf über 100 °C zu erhitzen. Ein Schnellkochtopf schließt den Topf mit Wasser gasdicht ab. Beim Verdampfen dehnt sich Wasser normalerweise um das 1700-fache aus. Da dies bei fest verschlossenem Topf jedoch nicht möglich ist, erhöht sich folglich der Druck. Ein Überdruckventil begrenzt den Druck dabei meist auf maximal 2 bar. Die Siedetemperatur steigt bei diesem erhöhten Druck auf rund 120 °C an. Im Topf zubereitete Speisen werden folglich nicht mehr nur bei 100 °C gekocht, sondern bei 120 °C!

Erhöhung der Siedetemperatur in einem Schnellkochtopf
Abbildung: Erhöhung der Siedetemperatur in einem Schnellkochtopf

Verringerung der Siedetemperatur bei verringertem Druck

Wenn eine Erhöhung des Umgebungsdruck zu einer Erhöhung der Siedetemperatur führt, dann bedeutet dies im umgekehrten Fall, dass eine Erniedrigung des äußeren Luftdruckes eine Verringerung der Siedetemperatur zur Folge hat. Und genau dies erklärt, weshalb Wasser auf dem Mount Everest aufgrund des niedrigen Drucks bei bereits 71 °C kocht. Speisen zuzubereiten, die in Wasser normalerweise eine Temperatur von 100 °C erfordern, ist also in großen Höhen gar nicht so einfach. An dieser Stelle müsste man zu den bereits erläuterten Schnellkochtöpfen greifen, um einen erhöhten Druck zu erhalten und die Siedetemperatur zu erhöhen.

Mit folgendem Experiment kann man die Abnahme der Siedetemperatur bei geringer werdendem Druck eindrucksvoll demonstrieren. Hierzu wird ein Glas mit Wasser unter einer Vakuumglocke platziert. Im Glas befindet sich ein Thermometer, um die Temperatur zu beobachten. Das Thermometer zeigt zu Beginn eine Temperatur von 20 °C an. Nun schält man die Vakuumpumpe an und verringert so den Druck allmählich. Unterhalb eines Drucks von etwa 0,023 bar beobachtet man dann im Wasser kleine Blasen aufsteigen und das Wasser beginnt zu sprudeln. Es handelt sich dabei um die typische Erscheinung, wenn Wasser kocht, wobei die Temperatur nach wie vor 20 °C beträgt. Und tatsächlich beginnt das Wasser bei einem Druck von 0,023 bar bereits bei 20 °C zu sieden.

Demonstration zur Verringerung des Siedepunktes von Wasser bei abnehmendem Druck mit Hilfe einer Vakuumpumpe
Abbildung: Demonstration zur Verringerung des Siedepunktes von Wasser bei abnehmendem Druck mit Hilfe einer Vakuumpumpe