Big Bang 2, Schulbuch

81 10.4 Phasen und Phasenübergänge Beginnen wir an der Grenze fest-flüssig ( B 10.32 a ): Wenn ein Festkörper flüssig wird, spricht man von Schmelzen , umgekehrt von Erstarren oder, im Fall von Wasser, von Gefrieren . Zwischen den Molekülen wirken elektrische Kräfte ( 1  Info: Eine Decke für drei Leute , S. 71 ). Die Teilchenbewegungen im Wasser sind stark und die Bindungen daher nicht sehr fest. Die Mole- küle wechseln also dauernd ihre Nachbarn ( B 10.33 a ). Je stärker Wasser abkühlt , desto langsamer bewegen sich die Teilchen. Die Bindungen zu den Nachbarmole- külen werden dauerhafter, bis das Wasser friert. Und jetzt kommt’s: Dabei ordnen sich die Moleküle in Sechsecken an ( B 10.33 b ). Dazu brauchen sie mehr Platz. Deshalb ist die Dichte von Eis geringer als die von Wasser ( B 10.34 a ). Eine Folge davon ist, dass Eis auf Wasser schwimmt ( A18 ; siehe auch B 3.14 , S. 24 ). Dass der feste Stoff eine geringere Dichte hat als die flüssige Form, ist äußerst selten! Wenn du mal wieder Limo mit Eis trinkst, denk daran, dass die schwimmen- den Eiswürfel was Besonderes sind! a) Wenn Wasser friert, steigt das Volumen und die Dichte sinkt. Der Grund liegt in der Anordnung der Wassermoleküle in Sechsecken. b) Diese setzt schon bei 4 °C ein, deshalb dehnt sich Wasser vor dem Frieren wieder aus. B 10.34 Wenn Wasser in Ritzen von Steinen oder Asphalt friert, werden diese durch die Ausdehnung richtigge- hend gesprengt ( A19 ). So können im Winter ziemliche Schäden auf Straßen entstehen. Die sechseckige An- ordnung der Moleküle im Eis erklärt, warum Schnee­ kristalle ebenfalls sechseckig sind ( A23 ). Weil die Bildung dieser Ordnungen knapp oberhalb des Gefrier- punkts beginnt, hat Wasser eine weitere kuriose Eigen- schaft: Es dehnt sich beim Abkühlen zwischen 4 °C und 0 °C wieder aus ( 1  Info: Das freut die Fische ). B 10.33 Das freut die Fische Wasser hat bei 4 °C das kleinste Volumen und somit die größte Dichte ( B 10.34 b ) und sinkt deshalb immer zu Boden ( B 10.35 ). Tiefere Gewässer können im Winter daher nicht zufrieren. Und das ist gut für Was- sertiere, weil diese in der Tiefe überleben können. Ein See im Sommer ( a ) und im Winter ( b ) B 10.35 B 10.36 Sehen wir uns nun die Grenze flüssig-gasförmig an ( B 10.32 b ). Wenn du Wasser erhitzt, werden die Teil- chenbewegungen heftiger. Bei normalem Luftdruck beginnt Wasser bei 100 °C zu sieden . Die Teilchen haben dann so viel Energie, dass sie die Anziehungs- kräfte komplett überwinden können und verduften ( B 10.36 b ). Wird Wasser zu Wasserdampf, spricht man von Verdampfen , umgekehrt von Kondensieren . Mit dem Luft- druck steigt die Siede­ temperatur ( B 10.32 ). Das nutzt man beim Druck­ kochtopf aus. Durch luftdich- tes Verschließen steigt der Druck innen auf das Dop- pelte des normalen Werts. Das Wasser siedet dadurch bei 120 °C ( A20 ; B 10.37 b ). Die Kochzeit sinkt auf die Hälfte ab, und man spart viel Energie. Es gibt auch Verdampfen , das bei jeder Temperatur zwischen 0 und 100 °C passieren kann. Man nennt es B 10.37 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv