Inhaltsverzeichnis
In diesem Kurstext stellen wir dir die unterschiedlichen Aggregatzustände von Baustoffen vor, sowie deren Übergänge.
Merke
Der Aggregatzustand eines Stoffes ergibt sich aus der Wechselwirkung zwischen der gegenseitigen Anziehung und Abstoßung der den Stoff bildenden Teilchen.
Merke
Die Abstoßungskräfte hängen von der kinetischen Energie der Teilchen ab. Steigt die Temperatur eines Stoffes, so erhöht sich ihre kinetische Energie und somit ihr Bestreben, sich voneinander zu entfernen und den zur Verfügung stehenden Raum auszufüllen.
Im Falle eines Feststoffs dominieren die Anziehungskräfte die Abstoßungskräfte, sodass seine Teilchen auf festen Plätzen eines dreidimensionalen Gitters regelmäßig angeordnet werden und er somit eine beständige äußere Form annimmt. Das Volumen bleibt bei Erhöhung der Temperatur nahezu konstant.
In einer Flüssigkeit sind Abstoßungskräfte etwas stärker im Vergleich zum Feststoff. Der Teilchenabstand nimmt bestimmte mittlere Werte an und die aggregierten Teilchen können ihre Position ändern, da sie nur noch ein- bis zweidimensionale Ordnungszustände ausbilden können. Somit kann eine Flüssigkeit keine definierte Form annehmen. Wie bei Feststoffen bleibt das Volumen bei Erhöhung der Temperatur nahezu konstant.
In einem Gas besitzen die Atome oder Moleküle eine so hohe kinetische Energie, ihr Abstand wird sehr groß und ihre Anziehungskräfte sind vernachlässigbar klein. Form und Volumen des Stoffes sind somit undefiniert.
Merke
fest (s) → engl. solid
flüssig (l) → engl. liquid
gasförmig (g) → engl. gas
Beispiele für unterschiedliche Aggretgatszustände
Im Folgenden sind einige Beispiele für Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase unter Normbedingungen aufgeführt:
Feststoffe:
- Braunkohle
- Kochsalz
- Platin
Flüssigkeiten:
- Rotwein
- Schwefelsäure
- Brom
Gase:
- Luft
- Kohlendioxid
- Helium
In der folgenden Grafik sind die Aggregatzustände sowie die Bezeichnung der Übergänge zwischen den Zuständen abgebildet.
Veranschaulichung am Beispiel von Wasser
Der Schmelzpunkt von reinem Wasser beträgt $ T = 273,15 K \rightarrow \theta = 0 °C $.
Der Siedepunkt von reinem Wasser beträgt $ T = 373,15 K \rightarrow \theta = 100 °C $.
Werden Eiswürfel einer Temperatur von beispielsweise 20 °C ausgesetzt, so schmelzen sie.
Wird flüssiges Wasser unter 0 °C abgekühlt, dann erstarrt bzw. gefriert es.
Wird flüssiges Wasser auf über 100 °C erhitzt, so verdampft bzw. siedet es.
Merke
Unterhalb der Siedetemperatur wird der Übergang Verdunsten genannt!
Wird Wasserdampf z. B. an einer kalten Oberfläche abgekühlt, so kondensiert er.
Bei unter 0 °C geht Eis durch Sublimation direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über.
Sublimation wird beim technischen Verfahren der Gefriertrocknung ausgenutzt, um Lebensmittel so zu trocknen und damit haltbar zu machen, dass keine Zerstörung von Vitaminen und anderen Vitalstoffen durch Erhitzen auftreten kann.
Bei unter 0 °C geht Wasserdampf durch Resublimation direkt vom gasförmigen in den festen Zustand über.
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