26 14 Schmelzen und Erstarren Wiederhole, was du über das Schmelzen und Erstarren in den Abschnitten 22, 25 und 34 im Physikbuch für die 2. Klasse gelernt hast. Schmelzwärme (heat of fusion): Die für das Schmelzen zugeführte Wärmeenergie erhöht nicht die Temperatur des Körpers und damit auch nicht die Bewegungsenergie der Teilchen. Sie wird ausschließlich dazu verwendet, die Kohäsionskräfte zwischen den Teilchen zu lösen. Die zugeführte Energie führt zu einer Vergrößerung des Abstandes der Teilchen. Befindet sich ein fester Stoff bereits auf seiner Schmelztemperatur, so ist die zum Schmelzen von 1 kg nötige Wärmeenergie eine für ihn charakteristische Größe und heißt Schmelzwärme. Wir wollen nun die Schmelzwärme von Eis bestimmen: Versuch: Gib 1 kg Wasser mit 80 °C zu Eis mit 0 °C, vermische beides durch Umrühren und lies die Temperatur am Thermometer ab (Abb. 14.1). Du beobachtest, dass du nach kurzer Zeit 2 kg Wasser mit 0 °C bekommst. Mit diesem Experiment kann man die Schmelzwärme des Eises bestimmen und erhält dafür 335 kJ/kg. Diese Wärmeenergie gibt das Wasser beim Abkühlen auf 0 °C wieder ab. Sie reicht gerade aus, um 1 kg Eis mit 0 °C in Wasser mit 0 °C überzuführen. Wir schließen daraus: Die Schmelzwärme des Eises beträgt etwa 335 kJ/kg. Sie ist erheblich größer als die der meisten anderen Stoffe. Erstarrungswärme (solidification heat): Während des Erstarrens behält ein Stoff seine Temperatur bei, obwohl er an seine Umgebung fortwährend Wärmeenergie abgibt. Es wird also beim Erstarren Wärmeenergie frei. Sie heißt Erstarrungswärme und ist so groß wie die gespeicherte Schmelzwärme. Die große Erstarrungswärme des Wassers ist die Ursache für das langsame Zufrieren stehender Gewässer. Durch das Erstarren eines Teiles des Wassers wird nämlich so viel Wärmeenergie frei, sodass das Gefrieren des übrigen Wassers nur langsam voranschreitet. Warum ist das auch beim Auftauen von Schnee und Eis von Bedeutung? In manchen Gegenden ist es üblich, Obstkulturen in Nächten mit Frostgefahr mit Wasser zu besprengen und sie damit unter einer Eishülle zu schützen (Abb. 14.2). Erkläre den gesamten Ablauf dieses Vorganges vom Beginn des Berieselns mit Wasser bis zum Abfallen des Eises. Volumsänderungen beim Schmelzen und Erstarren: Du weißt, dass Temperaturänderungen zu Volumsänderungen von Körpern führen. Auch beim Schmelzen (melting) und Erstarren (solidifying) treten Änderungen des Volumens auf, weil die Atome und Moleküle und damit der gesamte Körper bei der stärkeren Wärmebewegung mehr Raum beanspruchen. Warum schmilzt ein Eislutscher? 14.1 1 kg Eis mit 0 °C und 1 kg Wasser mit 80 °C gehen unter laufendem Umrühren nach kurzer Zeit in 2 kg Wasser mit genau 0 °C über. Die Schmelzwärme des Eises beträgt daher rund 335 kJ/kg. 14.2 Frostbekämpfung durch Vereisen. Durch Besprengen mit Wasser und das folgende Gefrieren wird der Obstkultur (hier Apfelblüten) Wärme zugeführt. Nach der Frostnacht ist es jedoch notwendig, die Bäume so lange weiter mit Wasser zu besprengen, bis alles Eis abgefallen ist. Nenne den Grund dafür. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlag öbv
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