Wie puffert Wasser einen plötzlichen Temperaturabfall?

Eine Eigenschaft von Wasser ist, dass es sich nur langsam erwärmt und abkühlt. Laut meinem Biologiebuch würde ein Teil der Energie eines Temperaturanstiegs aufgewendet, um Wasserstoffbrückenbindungen aufzubrechen, damit die Temperatur nicht zu schnell ansteigt – was einer Zelle hilft, die Homöostase aufrechtzuerhalten.

Soweit ich das beurteilen kann, erklärt diese Antwort nicht, wie ein Temperaturabfall durch Wasser in einer Zelle verlangsamt würde. Wie verlangsamt Wasser den Wärmeverlust? Liegt es nur daran, dass die Wärme, die sich bereits in der Zelle befindet, nur schwer entweichen kann?

Bei dieser Frage geht es eher um Physik als um Biologie oder Biochemie.
Ich stimme Marta zu, das gehört auf die Physik SE .
Als Physics.SE-Mod bin ich ausreichend auf See, um nicht zu wissen, ob dies eine gute Frage für unsere Site ist. Ultimate Gobblement, könntest du die Frage etwas präzisieren?
Wollen Sie mehr als die hohe spezifische Wärmekapazität von Wasser, was bedeutet, dass es ein guter Energiespeicher ist, den es aufgrund der Thermodynamik freisetzt, um kühlende Objekte warm zu halten (wie Ihre Frage andeutet)?
Ich weiß, das ist wahrscheinlich eher eine physikalische Frage, aber ich denke, es hängt mit der Biologie zusammen. Wenn jemand die Frage verschieben möchte, kann er das gerne tun. Ich habe es so bearbeitet, dass meine Frage jetzt hoffentlich mehr Sinn ergibt.
Ich denke, die aktualisierte Frage passt viel besser zu dieser Site, da Sie sie in einen biologischen Kontext stellen. Ich denke, Rorys Antwort ist die richtige, vielleicht könnte er sie zu einer vollständigen Antwort erweitern?
Vielleicht möchten Sie nach der Frostbeständigkeit fragen?
Biologen sollten sich dennoch mit statistischer Thermodynamik auskennen.

Antworten (1)

Aus rein biophysikalischer Sicht die Frage

"Warum puffert Wasser plötzliche Temperaturänderungen?" kann wie folgt beantwortet werden:

Wasser hat eine relativ hohe spezifische Wärmekapazität . Sie ist das Maß für die Energie, die benötigt wird, um ein Kilogramm eines Stoffes um ein Kelvin zu erwärmen, ohne dass eine Zustandsänderung eintritt. „Relativ hoch“ bedeutet, dass Wasser mehr Energie aufnehmen kann, ohne dass die Temperatur (für die Zelle) merklich ansteigt .

Hier einige Wärmekapazitätswerte aus dem oben verlinkten Wikipedia-Artikel:

Tierisches (inkl. menschliches) Gewebe 3500 Jkg -1
Wasser bei 25 °C flüssig 4181,3 Jkg -1
Methanol flüssig 2597 Jkg -1
Ethanol flüssig 2440 Jkg -1
Paraffinwachs fest 2500 Jkg -1
Graphit fest 710 Jkg -1

Wasser hat eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit . Das bedeutet, dass die absorbierte Wärme schnell über das gesamte Zellvolumen verteilt wird , wodurch die fokalen Temperaturerhöhungen in der Zelle ausgeglichen werden. Hier nochmal ein paar Werte zum Vergleich:

Wasser 0,6 Wm -1 K -1
Holz 0,2 Wm -1 K -1
Papier 0,05 Wm -1 K -1
Glycerin 0,3 Wm -1 K -1

Die Folgefragen:

"Warum hat Wasser eine relativ hohe Wärmekapazität?" und "Warum hat Wasser relativ hohe Wärmeleitfähigkeiten?" sind nicht Bestandteil dieser Website. Hier kommt jedoch genau Ihre Erklärung mit Wasserstoffbrückenbindungen ins Spiel (aus Wikipedia):

Wasserstoffhaltige polare Moleküle wie Ethanol, Ammoniak und Wasser haben in ihrer flüssigen Phase starke, intermolekulare Wasserstoffbrückenbindungen. Diese Bindungen bieten einen weiteren Ort, an dem Wärme als potentielle Vibrationsenergie selbst bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen gespeichert werden kann. Wasserstoffbrückenbindungen sind dafür verantwortlich, dass flüssiges Wasser selbst bei relativ niedrigen Temperaturen (dh nahe dem Gefrierpunkt von Wasser) nahezu die theoretische Grenze von 3 R pro Mol Atome speichert.

Wie puffert Wasser einen plötzlichen Temperaturabfall?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v