30 Wiederhole, was du über das Verdampfen, Sieden und Verdunsten im Kapitel 35 im Physikbuch für die 2. Klasse gelernt hast. Die Abhängigkeit der Siedetemperatur vom Druck: Beim Sieden müssen die entstehenden Dampfbläschen den äußeren Druck (Luftdruck) überwinden. Daher hängt die Siedetemperatur (boiling point) vom Druck ab, der auf die Flüssigkeit wirkt. Sie ist umso höher, je größer dieser Druck ist, und umso niedriger, je kleiner er ist. Der folgende Versuch zeigt, dass Wasser auch bei Zimmertemperatur sieden kann: Versuch: Wir befüllen eine Spritze mit warmem Wasser von etwa 50 °C. Dann halten wir die Öffnung zu und ziehen am Kolben an. Man beobachtet, dass in der Flüssigkeit Dampfblasen entstehen (Abb. 17.1). Was bewirkt das Ziehen am Kolben? Bei Wasser beträgt die Siedetemperatur nur bei einem Luftdruck von 1013,25 hPa genau 100 °C. Bei 3000 hPa liegt er bei 136 °C und bei 6,1 hPa sinkt er auf 0 °C (Abb. 17.2). Siedet eine Flüssigkeit bei Normalluftdruck (1013 hPa), so heißt diese Temperatur Normalsiedepunkt der Flüssigkeit. Sicherheitshinweis Bringt man in einem verschlossenen Gefäß Wasser zum Sieden, so steigt durch die Dampfbildung der Druck (Vorsicht!). Dadurch erhöht sich auch der Siedepunkt. Auf dieser Tatsache beruht der Druckkochtopf im Haushalt (Abb. 17.3). Verdampfungswärme (evaporation heat): Beim Sieden kannst du beobachten, dass die Temperatur während des Siedens nicht über die Siedetemperatur gestiegen ist, obwohl dem Wasser laufend Wärmeenergie zugeführt wurde. Wozu wurde diese genutzt? Stelle einen Vergleich mit der Schmelzwärme an. Was wirkt der Dampfbildung entgegen? Wird eine Flüssigkeit durch Verminderung des Druckes zum Sieden gebracht, entzieht sie ihrer Umgebung die notwendige Verdampfungswärme. Darauf beruht die Arbeitsweise der meisten Kühlschränke. Die beim Normalsiedepunkt zum Verdampfen von 1 kg einer Flüssigkeit erforderliche Wärmeenergie heißt spezifische Verdampfungswärme. Der beim Sieden entstehende Dampf nimmt ein viel größeres Volumen ein als die Flüssigkeit. Bei normalem Luftdruck erhält man z. B. aus 1 dm3 Wasser etwa 1700 dm3 Wasserdampf. Ist siedendes Wasser immer heiß? 17.1 Sieden bei vermindertem Druck 17.2 Abhängigkeit des Siedepunktes des Wassers vom Druck 0 50 100 150 0 1000 2000 3000 Siedetemperatur in °C Druck in hPa 17.3 Papin’scher1 Topf. Ein starkwandiger Metallkessel ist mit einem Deckel dampfdicht verschlossen. Darin siedet Wasser bei Temperaturen über 100 °C, und die Garzeit wird verkürzt. Es bleiben mehr Vitamine und Mineralstoffe erhalten, und es wird Energie gespart. hPa °C Manometer zeigt 2000 hPa Ventil Thermometer 17 Verdampfen, Sieden, Verdunsten 1 Denis Papin (1647–1714), französischer Physiker Nur zu Prüfzweck n – Eigentum des Verlags öbv
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