Warum platzen Glasflaschen mit kohlensäurehaltigen Getränken, wenn man sie zu lange im Gefrierschrank liegen lässt?

Das Platzen von Glasflaschen mit kohlensäurehaltigen Getränken im Gefrierfach hat im Wesentlichen drei physikalische Ursachen, die hier zusammenwirken:

1. Die Dichteanomalie des Wassers (Der Hauptgrund)

Die meisten Stoffe ziehen sich zusammen, wenn sie kalt werden. Wasser ist jedoch eine Ausnahme. Wenn Wasser gefriert und zu Eis wird, ordnen sich die Wassermoleküle in einem Kristallgitter an, das mehr Platz beansprucht als im flüssigen Zustand.

• Volumenzunahme: Wasser dehnt sich beim Gefrieren um etwa 9 % aus.
• Da die Flasche meist fast randvoll ist, hat das entstehende Eis keinen Platz, um sich auszudehnen.

2. Der Druck der Kohlensäure

In kohlensäurehaltigen Getränken ist Kohlendioxid (CO2) unter hohem Druck in der Flüssigkeit gelöst.

• Verdrängung: Wenn das Wasser zu gefrieren beginnt, bildet sich reines Wassereis. Das gelöste CO2 wird aus dem gefrierenden Wasser herausgedrängt, da es im Kristallgitter des Eises keinen Platz hat.
• Zusätzlicher Druck: Das Gas sammelt sich in den verbleibenden flüssigen Bereichen oder kleinen Hohlräumen. Da das Gas nun nicht mehr in der Flüssigkeit gebunden ist, erhöht es den Innendruck in der Flasche massiv.

3. Die Materialeigenschaften von Glas

Glas ist ein sehr sprödes Material. Im Gegensatz zu einer Plastikflasche (PET), die sich bis zu einem gewissen Grad dehnen kann, ist Glas starr.

• Sobald die Ausdehnung des Eises und der Druck des freigesetzten CO2 die Belastungsgrenze des Glases überschreiten, gibt das Material nach.
• Da Glas unter Spannung nicht nachgibt, bricht es nicht nur, sondern es explodiert förmlich, weil der aufgestaute Druck des Gases sich schlagartig entlädt.

Warum passiert das oft erst nach einer Weile?

Zuerst bildet sich eine Eisschicht am Rand und am Flaschenhals. Der Flaschenhals friert oft zuerst zu und wirkt wie ein Pfropfen. Das restliche Wasser im Inneren ist nun in einem komplett abgeschlossenen Raum gefangen. Wenn dieser Kern dann gefriert, gibt es keinen Ausweg mehr für den Druck – die Flasche platzt.

Tipp: Wenn du ein Getränk schnell kühlen willst, wickle es in ein nasses Tuch und lege es nur für 15–20 Minuten ins Eisfach (oder stelle dir einen Timer!).