25 13 Bedingungen für die Änderung des Aggregatzustandes Versuch: Halte einen Eiswürfel eine Zeit lang in der Hand. Was spürst du dabei? Allmählich wird das Eis zu Wasser. Wie nennt man diesen Vorgang? Kaum beobachtbar ist der direkte Übergang eines Festkörpers in den gasförmigen Zustand (Sublimation1), wie z. B. bei Eis in Wasserdampf. Für das Flüssigwerden und Sublimieren von Eis ist Wärmeenergie notwendig. Sie kam von deiner Hand und du hast durch den Wärmeentzug eine Kälteempfindung verspürt. Versuch: Halte einen kalten Löffel über einen Topf mit siedendem Wasser. Was bemerkst du? Für das Sieden ist Wärmeenergie notwendig. Ein Teil der Wärmeenergie des Wasserdampfes wurde beim Entstehen der Wassertröpfchen, d. h. beim Übergang in den flüssigen Zustand, an den Löffel abgegeben. Ähnliche Beobachtungen machen wir auch in der Natur. Durch die niedrigen Temperaturen im Winter (d. h. weniger Wärmeenergie) gefriert das Wasser zu Eis. Wird es wärmer, schmilzt es wieder. Bei Hitze (viel Wärmeenergie) verdunstet viel Wasser. Beim Abkühlen bilden sich Wassertröpfchen und es entstehen Wolken. Die angeführten Beispiele zeigen, dass durch Wärmezufuhr oder Wärmeentzug eine Änderung des Aggregatzustandes (change of physical state) des Wassers eintreten kann. Dies gilt nicht nur für Wasser, sondern wird auch bei allen anderen Stoffen beobachtet. Änderungen des Druckes können ebenfalls zu einer Änderung des Aggregatzustandes führen. So wird z. B. Propangas unter hohem Druck verflüssigt und in Metallflaschen abgefüllt. Lässt man es zum Verbrennen aus der Flasche ausströmen, sinkt sein Druck und es wird wieder gasförmig. Zu einem ständigen Wechsel zwischen flüssigem und gasförmigem Zustand durch Änderung des Druckes kommt es beim Kühlmittel eines Kühlschranks oder einer Klimaanlage (Kapitel 19, Seite 33). Beim Schmelzen, Sublimieren und Verdampfen muss Wärmeenergie zugeführt oder der Druck vermindert werden. Beim Erstarren, Resublimieren und Verflüssigen (Kondensieren) muss Wärmeenergie entzogen oder der Druck im Allgemeinen erhöht werden. 13.1 Modellhafte Darstellung der möglichen Übergänge zwischen den Aggregatzuständen durch ein Kugelmodell. Die Teilchen werden in diesem Modell durch Kugeln veranschaulicht. Auch die Teilchen im flüssigen und festen Zustand haben eine Geschwindigkeit. Diese wurde in der Abbildung jedoch nicht eingezeichnet. Zusätzlich ist angegeben, ob dabei Wärmeenergie benötigt oder frei wird. Die mit Wärmeenergiezufuhr bzw. Druckverminderung verbundenen Vorgänge sind rot, die unter Wärmeenergieabgabe bzw. Druckerhöhung erfolgenden Vorgänge blau gekennzeichnet. 1 sublimare (lat.) … emporheben Wärmeenergie und Zustandsänderungen von Stoffen Gibt es festes Wasser? Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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