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Eigenschaften von Wasser in Tabellen

(Letzte Aktualisierung: 27.04.2006)

Achtung! Aufgrund eines Umrechnungsfehlers weichen auf der ersten Version dieser Seite (vor dem 08.02.06 18:10 Uhr) die Werte in der Tabelle Dynamische Viskosität von Wasser um mehrere Zehnerpotenzen von den tatsächlichen Werten ab und auch in die Viskositätseinheit hatte sich ein Fehler eingeschlichen. Seitennutzer, die diese Seite schon einmal gespeichert hatten, werden um Aktualisierung ihrer Datei gebeten.

Seiteninhalt: Links zu weiteren Wasserdaten: Sonstige Verweise:
  • Diese und weitere Seiten zum Thema Wasser, zu einer Textdatei zusammengefasst, sowie Exceltabellen etc. zur Berechnung von Dichte und Dampfdruck finden Sie auf der Downloads-Seite.





1. Vorkommen und allgemeine Stoffdaten:

Chemische Formel: H2O

Molekulargewicht: M(H2O) = 18,01534 g/Mol

Schmelzpunkt bei Normaldruck: Smp(H2O) = 0°C

Siedepunkt bei Normaldruck: Sdp(H2O) = 100°C

Schmelzwärme bei konstantem Druck ("Schmelzenthalpie") bei Normaldruck:
DeltaH(Sm) = 6,007 kJ/Mol = 333,4 kJ/kg bei 0°C

Verdampfungswärme bei konstantem Druck ("Verdampfungsenthalpie") bei Normaldruck:
DeltaH(V) = 40,66 kJ/Mol = 2257 kJ/kg bei 100°C

Standard-Bildungsenthalpie für flüssiges Wasser:
DeltaH(B) = -285,9 kJ/Mol = -15,87 MJ/kg

Tripelpunkt: T(Trp) = 0,01°C

Wassermenge auf der Erde, frei und in Lithosphäre gebunden: ca. 2,4*10^21 kg
Masse der Hydrosphäre: 1,664*10^21 kg
(Zum Vergleich: Masse der Atmosphäre: 5,136*10^18 kg)
Gesamte Fläche der Ozeane und Meere: 3,61*10^14 m^2 = 70,8% d. Erdoberfl.
Mittlere Tiefe der Ozeane: 3794 m

Die Schmelz- und die Verdampfungsenthalpie sind temperaturabhängig. Dies ist besonders bei der Verdampfungsenthalpie zu beachten, da wegen der starken Abhängigkeit der Siedetemperatur vom Druck die Verdampfung oder Kondensation häufig bei Temperaturen stattfindet, die sehr weit vom Siedepunkt bei Normalbedingungen abweichen. Verdunstung und Kondenswasserbildung finden auch bei Normaldruck bei ganz unterschiedlichen Temperaturen statt.

Im Folgenden sind die Dampfdrücke, Enthalpien der Flüssigphase und die Verdampfungsenthalpien bei unterschiedlichen Temperaturen beim jeweiligen Sättigungsdruck wiedergegeben:

Temp.(°C)   p(bar) Hfl.(kJ/kg) DeltaHV(kJ/kg)
=============================================
  0          0,0061        0,00      2500,5
  5          0,0087       21,05      2488,6
 10          0,0123       42,03      2476,9
 15          0,0170       62,96      2465,1
 20          0,0234       83,86      2453,4
 25          0,0317      104,74      2441,7
 30          0,0424      125,61      2429,9
 40          0,0737      167,34      2406,2
 50          0,1233      209,11      2382,2
 60          0,1992      250,91      2357,9
 70          0,3116      292,78      2333,1
 80          0,4736      334,72      2307,8
 90          0,7011      376,75      2268,8
100          1,0132      418,88      2255,5
110          1,4326      461,13      2228,5
120          1,9853      503,5       2200,7
140          3,614       588,9       2142,9
160          6,180       675,2       2081,3
180         10,027       762,7       2014,9
200         15,551       851,8       1941,9
220         23,201       943,0       1860,4
240         33,48       1036,9       1768,2
260         46,94       1134,3       1663,1
280         64,19       1236,1       1542,5
300         85,92       1344,2       1403,6
320        112,90       1461,3       1241,3
340        146,08       1593,5       1026,7
350        165,37       1670,3        892,2
360        186,74       1762,2        720,9
365        198,30       1817,9        608,0
370        210,52       1893,7        446,2
372        215,62       1938,1        349,0
373        218,22       1972,0        280,4
374        220,86       2043,2        144,4
374,15     221,29       2099,7          0
---------------------------------------------





2. Das Wassermolekül:

Abstand der Mittelpunkte der Atome voneinander:
H-O = 0,1013 nm
H-H = 0,153 nm

Winkel zwischen den O-H -Bindungen: 105,05°





3. Kritische Daten:

Wird Wasser (das gilt für andere Stoffe auch!) in einem geschlossenen Druckbehälter immer weiter erhitzt, dann verdampft mit steigender Temperatur immer mehr Wasser, wodurch der Druck im Behälter ansteigt. Die physikalischen Eigenschaften von Wasser und Dampf nähern sich mit steigender Temperatur immer mehr einander an. Bei Erreichen einer bestimmten Temperatur sind die Eigenschaften von Wasser und Dampf gleich geworden. Diese Temperatur nennt man kritische Temperatur T(krit). Das äußert sich u.A. darin, dass die Phasengrenze zwischen Flüssigkeit und Dampf, die unterhalb der kritischen Temperatur noch sichtbar ist (wegen der dann noch unterschiedlichen Brechungsindizes), beim Erreichen der kritischen Temperatur verschwindet (von dieser Temperatur an sind, wie alle anderen Eigenschaften auch, die Brechungsindizes gleich). Der Druck bei Erreichen der kritischen Temperatur und die Dichte werden kritischer Druck p(krit) und kritische Dichte D(krit) genannt.

Kritische Daten von Wasser:
T(krit) = 374,15 °C
p(krit) = 216,9 bar
D(krit) = 315 kg/m3





4. Spezifische Wärme ("spezifische Wärmekapazität") von Wasser, Eis und Wasserdampf bei konstantem Druck, abhängig v.d. Temperatur:
Temp.(°C)     c(p)(kJ/kg/K)
============================
-100          1,377  fest (Eis)
 -60          1,64
 -32          1,86
 -25          1,93
 -21          1,95
 -15          2,00
 -11          2,04
  -5          2,06
  -2          2,10   fest
----------------------------
   0          4,218  flüss.
  10          4,192
  20          4,182
  30          4,179
  40          4,179
  50          4,181
  60          4,184
  70          4,190
  80          4,196
  90          4,205
 100          4,216  flüss.
----------------------------
 110          2,014  gasf. (Dampf)
 120          1,997
 150          1,976
 200          1,963
 250          1,980
 300          1,997  gasf.
 400          2,052  überkritisch
 500          2,119  überkritisch
----------------------------
Zum Vergleich: Spezifische Wärme anderer Feststoffe und Flüssigkeiten:
Flüssigk.    Temp.(°C) c(p)(kJ/kg/K)
====================================
Aluminium      20       0,896
Blei            0       0,128
Kupfer          0       0,381
Fensterglas    20       0,8 (ca.)
Eichenholz     20       2,39
Nadelholz      20       2,7
Gummi           0       1,4
tr. Sand       20       0,8
Beton          20       0,9
Zucker          0       1,26
Ammoniak        0       4,65 (b. Sättigungsdruck)
Ammoniak       20       4,77 (b. Sättigungsdruck)
Hydrazin       25       2,90
Blausäure      25       2,62
Schwefels.     20       1,38
Methanol       25       2,54
Ethanol        25       2,45
Aceton         25       2,17
Essigsäure     25       2,05
n-Oktan        25       2,22
i-Oktan        25       2,07
Benzol         20       1,73
Spindelöl      20       1,85
Chloroform     25       0,97
Quecksilber     0       0,140
Quecksilber    80       0,138
------------------------------------





5. Wärmeleitfähigkeit von Wasser, Eis und Wasserdampf, abhängig von Temperatur und Druck:
Temp.(°C)     Lambda(W/m/K)
====================================
-100          3,5  (Eis)
 -60          2,8  (Eis)
   0          2,2  (Eis)
   0          0,569
  20          0,604
  40          0,632
  60          0,654
  80          0,670
 100          0,681
 140          0,688 (b. Sätt.druck)
 180          0,677 (b. Sätt.druck)
 220          0,648 (b. Sätt.druck)
 300          0,541 (b. Sätt.druck)
 340          0,460 (b. Sätt.druck)
 374          0,238 (b. Sätt.druck)
  30          0,611 (b. 1 bar)
  30          0,649 (b. 1000 bar)
  30          0,707 (b. 2500 bar)
 300          4,35  (Dampf, 1 bar)
 400          5,40  (überkritisch, 1 bar)
 300          4,75  (Dampf, 20 bar)
 400          5,60  (überkritisch, 20 bar)
 300          5,30  (Dampf, 50 bar)
 400          5,94  (überkritisch, 50 bar)
-----------------------------------
Zum Vergleich: Wärmeleitfähigkeit anderer Flüssigkeiten und Feststoffe:
Stoff        Temp.(°C)  Lambda(W/m/K)
======================================
Aceton           16       0,190
Benzol           22,5     0,158
Toluol           27       0,1340
CCl4             27       0,1036
Glycerin         20       0,294
Quecksilber       0       7,9
V2A-Stahl        20      15
Eisen            25      80,4
Kupfer           25     401
Aluminium        25     237
Diamant TypI     25     990
Diamant TypIIa   25    2320
Diamant TypIIb   25    1360
Pyrolysegraphit  25
- schichtparallel      1960
- senkr. z. Schicht       5,73
Schwefel, krist. 25       0,27
Nadelholz        20       0,14
Kork             20       0,05
Beton            20       1,3
--------------------------------------





6. Dynamische Viskosität von Wasser, abhängig von Druck und Temperatur:
Temp.(°C)   Eta(N*s/m^2)
            b. 1 bar   b. 100 bar
==================================
flüssig:
   0       0,001792    0,001770
  10       0,001307    0,001296
  20       0,001002    0,001000
  30       0,000797    0,000789
  40       0,000653    0,000654
  50       0,000546    0,000549
  60       0,000466    0,000469
  70       0,000404    0,000408
  80       0,000355    0,000361
  90       0,000315    0,000324
 100       0,000282    0,000293
 120                   0,000245
 140                   0,000207
 200                   0,000141
 300                   0,000094
gasförmig:
 100       0,0000124
 120       0,0000132
 140       0,0000140
 160       0,0000148
 180       0,0000155
 200       0,0000163
 300       0,0000202
überkritisch:
 400       0,0000240   0,0000289
 500       0,0000277   0,0000322
----------------------------------
Zum Vergleich: Dynamische Viskosität anderer Flüssigkeiten:
Stoff         Temp.(°C)   Eta(N*s/m^2)
======================================
Aceton         25       0,000316
Essigsäure     18       0,00130
Methanol       25       0,000547
Ethanol        20       0,001200
               30       0,001003
Isopropanol    30       0,00177
Chloroform     25       0,000542
Diethylether   25       0,000222
Benzol         20       0,000652
               50       0,000442
Toluol         20       0,000590
Ethylenglykol  20       0,0199
               40       0,00913
               80       0,00302
Glycerin       20       1,490
               30       0,629
Hydrazin       20       0,00097
Hexan          25       0,000294
Olivenöl       20       0,0840
               40       0,0363
               70       0,0124
Schwefels.     20       0,0254
               30       0,0157
Quecksilber    20       0,001554
              100       0,001240
              200       0,001052
-------------------------------------
Umrechnung in andere Einheiten:
1 P (Poise) = 0,1 N*s/m^2
1 cP = 0,001 N*s/m^2
1 N*s/m^2 = 1 kg/m/s





7. Elektrische Leitfähigkeit von reinstem Wasser, abhängig v.d. Temperatur:
Temp.(°C)     Chi(yS/m)
=========================
  -2          1,47
   0          1,58
   2          1,80
   4          2,12
  10          2,85
  18          4,41
  26          6,70
  34          9,62
  50         18,9
-------------------------





8. Isotherme Kompressibilität von Wasser, abhängig von Druck und Temperatur:

Es gilt:

V = V0*(1-Chi*p) (V: Volumen, V0: Ausgangsvolumen, Chi: isothermer Kompressibilitätskoeffizient, p: Druck)
(Bis dahin Fehlerhaft wiedergegebene Formel wurde korrigiert am 25.09.2008)
Temp.(°C)   Chi(10^-5 1/bar) im Druckbereich:
            1..50   50..100  100..200  1000..2000 bar
=====================================================
   0        5,0       4,9       4,7       3,3
  10        4,8
  20        4,6       4,5       4,3       3,2
  30        4,5
  40        4,4       4,4       4,2       3,1
  50        4,4
  60        4,4       4,4       4,2
  70        4,5
  80        4,6
  90        4,7
 100        4,8       4,7       4,6
-----------------------------------------------------

Mittelwerte bei 20°C:
p(bar)      Chi(10^-5 1/bar)
=============================
   1        4,59
 100        4,52
 200        4,46
 300        4,39
 500        4,27
 750        4,12
1000        3,98
1250        3,85
1500        3,73
-----------------------------
Zum Vergleich: Isotherme Kompressibilität einiger anderer Flüssigkeiten:
Flüssigk.   Chi(10^-5 1/bar)
            b. 20°C    b. 80°C
==================================
Aceton       12
Essigs.       9         14
Glykol        3,7        4,6
Quecksilber   0,40       0,42
Methanol     12
Ethanol      11         17
----------------------------------





9. Für die im Folgenden aufgeführten optischen Eigenschaften von Wasser zur Orientierung der Zusammenhang zwischen Wellenlänge und Spektralfarbbereichen:
   < 400 nm  ultraviolett
400..425 nm  violett
             blauviolett
470..500 nm  blau
             blaugrün
520..560 nm  grün
             gelbgrün
580..600 nm  gelb
             orange
680..800 nm  rot
   > 800 nm  infrarot
9.1 Absorption von elektromagentischer Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge in Wasser:

I: Intensität nach Durchtritt durch eine x m dicke Wasserschicht
I0: Ursprüngliche Intensität vor dem Durchtritt
k: Absorptionskoeffizient

Es gilt:

I = I0 * e^(-k*x)

Die k-Werte wurden aus /4/ entnommen, worin Absorptionsdaten aus unterschiedlichen Quellen aufgeführt werden, die sich in z.T. exorbitantem Maße unterscheiden, vor Allem im UV-Bereich. Die hier wiedergegebenen Werte sind zumeist Mittelwerte aus einer Auswahl derjenigen Werte, die untereinander wenigstens einigermaßen ähnlich sind. Wer mehr als einen orientierenden Überblick benötigt, dem wird dringend empfohlen, sich selbst die Originalliteratur anzusehen.
Bei den Werten ab 1000 nm unterscheiden sich die Werte aus den einzelnen Quellen i.d.R. nur wenig voneinander. Hier sind jeweils die Mittelwerte aus bis zu 4 Einzelquellen angegeben.
x(0,001) ist die berechnete Dicke einer Wasserschicht, die die betr. Strahlung auf 1/1000 ihres Anfangswertes schwächt.
Lambda(nm)     k(1/m)      x(0,001)(m)
=======================================
 200           ca. 7            1
 250           ca. 1            7
 300           ca. 0,2         35
 350           ca. 0,2         35
 400           ca. 0,06       110
 450           ca. 0,02       350
 500           ca. 0,025      280
 550           ca. 0,05       140
 600           ca. 0,2         35
 650           ca. 0,32        22
 700           ca. 0,65        11
 750           ca. 2,6          2,7
 800           ca. 2,0          3,5
1000            37            0,19
2000   (1)      6800            0,0010
3000   (2)   1150000
4000           14300
5000           31300
6000   (3)    180000
7000          575000
8000           54000
9000           56000
1*10^4 (4)     66000
2*10^4        246000
5*10^4        126000
1*10^5         66200
2*10^5         31400
5*10^5         18600
1*10^6 (5)     12800
5*10^6          5860
1*10^7          3640
5*10^7           372            0,019
1*10^8            93            0,074
1*10^9 (6)         1,0          6,9
----------------------------------------

(1): entspr. Strahlungsmaximum bei ca. 1200°C
(2): entspr. Strahlungsmaximum bei ca.  700°C
(3): entspr. Strahlungsmaximum bei ca.  200°C
(4): entspr. Strahlungsmaximum bei ca.    0°C
(5): 300-GHz-Wellen (1mm-Wellen)
(6): 300-MHz-Radiowellen (1m-Wellen)





9.2 Brechungsindex n Wasser gegen Luft gleicher Temperatur bei Normaldruck, abhängig v. Temperatur und Wellenlänge:
Wellenlänge    n(20°C)   n(30°C)   n(40°C)
============================================
 235           1,3854    1,3838
 280           1,3644    1,3631    1,3614
 366           1,3470    1,3458    1,3442
 405           1,3427    1,3417    1,3402
 447           1,3394    1,3383    1,3370
 502           1,3364    1,3353    1,3339
 546           1,3345    1,3334    1,3321
 589 (1)       1,3330    1,3319    1,3306
 656           1,3312    1,3301    1,3288
 707           1,3300    1,3290    1,3277
 808           1,3282
 871           1,3270
 943           1,3258
1028           1,3245
1500           1,316
2000           1,300
--------------------------------------------

Brechungsindex von Eis bei der Natrium-D-Linie bei 0°C:
1,3091 (ordentl. Strahl)
1,3105 (außerordentl. Strahl)

(1): Natrium-D-Linie, Wellenlänge Lambda = 589,3 nm
Zum Vergleich: Brechungsindizes n(25)D anderer Flüssigkeiten bei 25°C und der Na-D-Linie:
Stoff          n(25)D
===========================
Schwefels.     1,427
Brom           1,661
Hydrazin       1,470 (22°C)
CS2            1,628
CSe2           1,845 (20°C)
Methanol       1,326
Ethanol        1,359
1-Propanol     1,383
1-Butanol      1,397
1-Pentanol     1,408
n-Hexan        1,372
n-Oktan        1,395
n-Dekan        1,409
n-Dodekan      1,400
Cyclohexan     1,424
Aceton         1,357
Essigsäure     1,370
Diethylether   1,352
Chloroform     1,444
CCl4           1,460
Benzol         1,498
Styrol         1,545
Nitrobenzol    1,550
Dijodmethan    1,749
--------------------------





10. Statische Dielektrizitätskonstante Epsilon von Wasser, abhängig v.d. Temperatur:
Temp.(°C)  Epsilon
=====================
  0         87,69
 10         83,82
 20         80,08
 25         78,25
 30         76,94
 40         73,02
 50         69,70
 60         66,51
 70         63,45
 80         60,54
 90         57,77
100         55,15
---------------------
Zum Vergleich: Dielektrizitätskonstanten anderer Flüssigkeiten (bei Temperaturen über dem Siedepunkt: Wert bei Sättigungsdruck):
Stoff         Temp.(°C)  Epsilon
===================================
D2O            25         78,54
Ammoniak      -33,4       22,4
               25         16,9
Hydrazin       20         52
Brom           20          3,09
H2O2            0         84,2
CO2             0          1,60
HCN             0        158
               20        114
Methanol       25         32,63
Ethanol        25         24,30
Essigsäure     20          6,15
n-Hexan        20          1,89
Benzol         20          2,28
Nitrobenzol    25         34,8
Formamid       20        109
Ameisensäure   16         58
Glycerin       25         42,5
Glykol         25         37
Diethylether   20          4,34
Cyclohexan     20          2,02
Styrol         25          2,43
------------------------------------





11. Schallgeschwindigkeit c in dest. Wasser bei 750 kHz, abhängig v.d. Temperatur:
Temp.(°C)  c(m/s)
=====================
  0         1403
 10         1448
 20         1483
 30         1509
 40         1529
 50         1543
 60         1551
 70         1555
 80         1555
 90         1551
100         1543
---------------------
Zum Vergleich: Schallgeschwindigkeit anderer Flüssigkeiten bei 25°C:
Stoff            c(m/s)
========================
Seewasser         1531
Aceton            1174
Benzol            1295
Methanol          1103
Ethanol           1207
Quecksilber       1450
Diethylether       985
Glykol            1658
Glycerin          1904
Chloroform         987
------------------------





12. Oberflächenspannung von Wasser gegen Luft, abhängig von der Temperatur:
Temp.(°C)       Sigma(N/m)
===========================
 -5             0,0764
  0             0,0756
 10             0,0742
 20             0,0728
 30             0,0712
 40             0,0696
 50             0,0679
 60             0,0662
 80             0,0626
100             0,0589
---------------------------
Zum Vergleich: Oberflächenspannung anderer Flüssigkeiten bei 20°C gegen Luft:
Stoff           Sigma(N/m)
===========================
Benzol          0,0289
Glycerin        0,0634
Glykol          0,0477
Methanol        0,0226
n-Hexan         0,0184
N2 (-183°C)     0,0066  (geg. Dampf)
He (-269°C)     0,00012 (geg. Dampf)
H2SO4(98,5%)    0,0551
Quecksilber     0,476
---------------------------





13. Quellen:

/1/ D'Ans-Lax, Taschenbuch für Chemiker und Physiker, Bd.1, 3.Aufl., Springer, Berlin-Heidelberg 1967

/2/ Weast, Handbuch für Chemiker und Physiker, 64th Edition 1983-84, CRC Press

/3/ Meyer/Schiffner, Technische Thermodynamik, VEB Fachbuchverlag, Leipzig 1989

/4/ http://omlc.ogi.edu/spectra/water/





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