Daher ist die Siedetemperatur vom Luftdruck abhängig. Bei niedrigerem Luftdruck siedet Wasser unterhalb von 100 °C. Wasser siedet z. B. am Mount Everest bei etwa 70 °C, der Luftdruck beträgt dort etwa ein Drittel des Luftdrucks auf Meeresniveau. Untersuche, überlege, forsche: Luftdruck und Siedetemperatur 109.1 Stelle in je einem Diagramm den Verlauf von Luftdruck p und Siedetemperatur Ts in Abhängigkeit von der Höhe h (über dem Meeresniveau) dar. h(m) 0 903 1 804 3 000 4 191 5 382 6 565 7 741 8 910 TS(°C) 100 97 94 90 86 82 78 74 70 p(mbar) 1 013 909 814 701 601 513 436 370 312 E4 a) Bestimme näherungsweise die Siedetemperatur von Wasser auf dem Großglockner (h = 3 798 m) und dem Kilimandscharo (h = 5 895 m). Verbinde dazu im Diagramm aufeinander folgende Datenpunkte durch gerade Linien. S3 b) Informiere dich über die Probleme, die der niedrige Luftdruck in Höhen über 7 000 m verursacht. Verdampfungswärme Nach Erreichen der Siedetemperatur bleibt die Temperatur der Flüssigkeit trotz Wärmezufuhr konstant. Mit der weiterhin zugeführten Wärme wird aus Wasser Dampf gleicher Temperatur. Als spezifische Verdampfungswärme der Flüssigkeit bezeichnet man den Quotienten aus aufgewandter Energie zur Masse der verdampften Flüssigkeit. Untersuche, überlege, forsche: Verdampfungswärme von Wasser 109.2 E2 Überlege, wie du die spezifische Verdampfungswärme für Wasser bestimmen kannst. Entwirf eine Versuchsanordnung dazu. Genaue Messungen ergeben, dass zum Verdampfen von 1kg siedendem Wasser beim Luftdruck von 1 013 mbar eine Energie von 2 257 kJ benötigt wird. Dies ist im Vergleich zu anderen Flüssigkeiten sehr viel (109.2). Der Grund liegt in der Stärke der Bindungen zwischen den Molekülen, die beim Verdampfen aufgelöst werden. Die spezifische Verdampfungswärme von Wasser ist sehr hoch und beträgt 2 257 kJ/kg. Untersuche, überlege, forsche: Teewasser weiter sieden lassen? 109.3 Ist es sinnvoll, Teewasser in einem Topf am Herd lange sieden zu lassen? E2 a) Überprüfe, ob es dadurch heißer wird. W4 b) Bestimme, wieviel Wasser man von 20°C auf 100°C mit der Verdampfungswärme von 1 kg Wasser erwärmen könnte. Kühlt man Wasserdampf unter die Siedetemperatur, so binden die zwischenmolekularen Kräfte die Moleküle erneut aneinander. Der Wasserdampf kondensiert zu flüssigem Wasser. Dabei gibt er die zuvor aufgenommene Verdampfungswärme als Kondensationswärme wieder ab. Einige Moleküle bleiben als Dampf über der Flüssigkeit. Wasserdampf kondensiert an Flächen (z. B. Bildung von Tau) oder mikroskopisch kleinen Körpern, wie Wassertröpfchen oder Staubkörnern. Siedeverzug Dampfblasen entstehen an mikroskopisch kleinen Verunreinigungen. Bei sehr reinen Substanzen kann die Phasenumwandlung weit über den Siedepunkt bzw. unter den Gefrierpunkt verzögert werden. Bei Siedeverzug ist die Flüssigkeit überhitzt, ihre Temperatur ist höher als der normale Siedepunkt (109.3). Eine kleine Störung, z. B. eine Erschütterung, lässt die Flüssigkeit schlagartig verdampfen. Die explosionsartige Volumenausdehnung auf etwa das 1 700-Fache kann zu schweren Unfällen führen. Daher verwendet man in der Chemie sogenannte Siedesteinchen, an deren porösen Oberfächen sich Dampfblasen bilden. 109.2 Spezifische Verdampfungswärmen einiger Substanzen Substanz kJ/kg Wasser 2 257 Alkohol 844 Benzol 396 109.3 Geysire zeigen eindrucksvoll die Wirkung von überhitztem Wasser (Siedeverzug) in der Natur. In vulkanischen Gebieten kann Sickerwasser in tief reichenden Spalten weit über 100 °C erreichen. Der Druck der darüberliegenden Wassersäule kann lange Zeit das Sieden verhindern. Wenn schließlich doch Dampfblasen aufsteigen, reißen sie Wasser mit sich. Durch den verringerten Wasserdruck setzt Sieden ein: Ein Gemisch aus heißem Dampf und Wasser schießt als Fontäne aus dem Spaltensystem. Das Foto zeigt den Geysir Old Faithful im Yellowstone Park (USA). einsickerndes Niederschlagswasser Wasserreservoir Magma durchlässige Gesteinsschichten 109.1 Wenn man eine Einweg-Injektionsspritze mit Wasser fullt und den Stutzen fur die Injektionsnadel dicht verschließt, kann man durch Zug am Kolben Unterdruck und sichtbares Sieden erreichen. Probiere es doch selbst einmal aus. 109 Thermodynamik 2 Phasenübergänge Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
RkJQdWJsaXNoZXIy ODE3MDE=