Eine wichtige Rolle in Natur und Technik spielen die Änderungen der Zustandsform, der sogenannten „Phase“, von Stoffen. Beispiele für Phasenübergänge sind das Schmelzen, der Übergang vom Festkörper zur Flüssigkeit, oder der Übergang von der Flüssigkeit zum Gas, das Verdunsten bei Temperaturen unterhalb des Siedepunktes bzw. Verdampfen am Siedepunkt (104.1). 104.2 gibt einen Überblick über die wichtigsten Phasenübergänge zwischen den Zuständen fest, flüssig und gasförmig. Bei jedem Übergang wird Energie in Form von Wärme aufgenommen oder abgegeben. 104.2 Phasenübergänge Als vierter Zustand der Materie gilt das Plasma. Plasmen sind Gase, deren Atome ionisiert, d. h. in Elektronen und positive Ionen zerlegt sind. Durch ihre elektrischen und magnetischen Wechselwirkungen unterscheiden sie sich stark von normalen Gasen. Plasmen kommen in der Kerzenflamme, in Blitzen, im Polarlicht, in der Sonne bzw. in Sternen, in den Gasnebeln von Galaxien, u. s. w. vor. Phasenübergänge sind für Wetter und Klima wichtig. Denken wir beispielsweise an die Luftfeuchtigkeit. Das Verdunsten von Wasser aus Meeren und Seen erfordert viel Energie. Wenn Winde die feuchte Luft über das Land führen und dort Regen bringen, wird die im Wasserdampf gespeicherte Energie frei und wärmt die Atmosphäre – davon profitieren vor allem die gemäßigten Klimazonen, z. B. Mitteleuropa. Schmelzen Verdunsten/Verdampfen Verfestigung Erstarren Kondensieren Sublimieren Wärmezufuhr Wärmezufuhr Wärmezufuhr Wärmeabgabe Wärmeabgabe Wärmeabgabe Flüssigkeit ( ) Liquid Festkörper ( ) Solid Gas Durch nächtliche Abkühlung entstand Nebel in den Tälern. Das Licht der Morgensonne wird an den Nebeltröpfchen gestreut und verzaubert die Landschaft. Wie entsteht Nebel? Warum ist das Tal im Bild nicht vollständig von Nebel eingehüllt? 104.1 Wenn Eiszapfen schmelzen, sieht man zwei Phasen des Wassers. Die dritte Phase, der Wasserdampf über den Oberflächen, ist unsichtbar. 104 Thermodynamik 2 Phasenübergänge In diesem Kapitel erfährst du etwas über – Änderungen des Aggregatzustands und die dazu nötigen Energien, – deren praktische Bedeutung, – Dampfdruck bzw. Luftfeuchtigkeit und – wie sie das Wetter beeinfussen. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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