Die Aggregatzustandsänderungen

Die Aggregatzustandsänderungen

Die Übergänge zwischen fest, flüssig und gasförmig nennt man Aggregatzustandsänderungen.

Chemie

Schlagwörter

Zustandsänderung, schmelzen, Erstarrung, Quelle, Verdunstung, Kondensation, Sublimation, Kristallbildung, flüssig, fest, Gas, Materiezustand, physische Eigenschaft, Temperatur, Druck, Transformation, exotherm, endotherm, Diffusion, Thermodynamik, Chemie, physisch, _javasolt

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Aggregatzustände

  • fest
  • flüssig
  • gasförmig

Die meisten Stoffe können in der Natur in mehr als einem Aggregatzustand vorkommen. Die drei Grundzustände der Stoffe sind: fest, flüssig und gasförmig. Wissenschaftler haben außerdem weitere Aggregatzustände entdeckt, die unter extremen Bedingungen auftreten.

Einige Stoffe, wie z.B. Wasser, können leicht in allen drei Aggregatzuständen beobachtet werden, während andere Substanzen, wie z.B. Helium, unter normalen Bedingungen nur in einem Aggregatzustand bekannt sind. Unter besonderen Bedingungen, wie z. B. sehr niedrigen Temperaturen oder sehr hohem Druck können sie jedoch in einen anderen Aggregatzustand wechseln.

Der wichtigste Unterschied zwischen den verschiedenen Aggregatzuständen besteht darin, dass aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen oder Druckverhältnisse die Teilchen unterschiedlich stark voneinander angezogen werden.

Feststoff

Teilchen bewegen sich auch in festen Substanzen, aber meist langsamer als in Stoffen anderer Aggregatzustände. Die Anziehungskraft zwischen den Teilchen ist sehr stark, daher bilden sich zwischen ihnen Bindungen und sie werden in einer festen Position gehalten, in der sie oszillieren.

Feststoffe weisen ein bestimmtes Volumen und eine bestimmte Form auf.

Es gibt zwei Arten von Feststoffen: kristalline und amorphe. In kristallinen Festkörpern bilden die Teilchen ein sich regelmäßig wiederholendes Muster. Einige Beispiele sind Eis, Diamant und Grafit. Amorphe Feststoffe weisen keine regelmäßige Struktur auf. Zu den amorphen Feststoffen gehören beispielsweise Wachs, Bitumen, Glas und die meisten Kunststoffe.

Kristalline Feststoffe verfügen über einen exakten Schmelzpunkt, während sich amorphe Feststoffe langsam erweichen.

Zwischen kristallinen und amorphen Feststoffen gibt es keinen scharfen Übergang: In amorphen Festkörpern können auch kristalline Bestandteile auftreten. Die meisten kristallinen Feststoffe sind nicht Einkristalle (Monokristalle), sondern Polykristalle, die aus vielen Einzelkristallen bestehen.

Flüssigkeit

In Flüssigkeiten bewegen sich die Teilchen schneller als in Feststoffen, aber langsamer als in Gasen. Die Anziehung zwischen den Teilchen ist schwächer als bei Feststoffen, sodass sie sich nicht in einer festen Position befinden, sondern sich innerhalb des Stoffes nah beieinander frei bewegen können.

Flüssigkeiten weisen zwar ein bestimmtes Volumen, jedoch keine bestimmte Form auf, sodass sie die Form des Behälters annehmen. Einige Flüssigkeiten verändern ihre Form leicht, während andere sich etwas schwerer verformen lassen. Diese Eigenschaft wird als Viskosität bezeichnet. Einfach ausgedrückt, bezieht sich die Viskosität auf die innere Reibung zwischen den Teilchen der Flüssigkeit. Die Viskosität hat nichts mit der Dichte zu tun, obwohl wir gemeinhin sagen, dass eine viskose Flüssigkeit „dicker“ ist als eine andere Flüssigkeit. Obwohl Olivenöl beispielsweise viskoser ist als Wasser, hat es eine geringere Dichte.

Zwischen Flüssigkeiten mit sehr hoher Viskosität und amorphen Feststoffen gibt es keinen wesentlichen Unterschied: So kann beispielsweise Glas sowohl als amorpher Feststoff als auch als Flüssigkeit mit extrem hoher Viskosität betrachtet werden.

Gas

In gasförmigen Stoffen bewegen sich die Teilchen so schnell und so weit auseinander, dass die gegenseitige Anziehungskraft sie viel weniger beeinf9lusst.
Sie fliegen praktisch frei und kollidieren miteinander und der Wand des Behälters. Die Kraft der Partikel, die auf die Behälterwand treffen, wird als Gasdruck gemessen. Der Gasdruck ist also nicht nur auf die Masse, sondern auch auf die schnelle Bewegung der Teilchen zurückzuführen.

Gase haben kein vorgegebenes Volumen und keine bestimmte Form, sie füllen immer den verfügbaren Raum aus und nehmen die Form des Behälters an.

Dampf bezeichnet einen Stoff im gasförmigen Aggregatzustand, dessen Temperatur oberhalb des Siedepunktes ist, den kritischen Punkt aber noch nicht erreicht. Dampf kann noch zu einer Flüssigkeit kondensiert werden, Gase mit einer Temperatur über dem kritischen Punkt jedoch nicht.

Dampf bezeichnet auch Wasser im gasförmigen Aggregatzustand und entsteht beim Sieden oder Verdampfen von Wasser. Dampf und Gas sind unsichtbar. In der Umgangssprache bezieht sich das Wort „Dampf“ jedoch oft auf den weißen Nebel, der sich über kochendem Wasser bildet, der dadurch sichtbar ist, dass der Stoff zum Teil in Gestalt kleinster Wassertröpfchen vorliegt, die sich beim Kondensieren von Dampf bilden.

Aggregatzustands- änderungen

  • fest
  • flüssig
  • gasförmig
  • Schmelzen
  • Gefrieren
  • Sieden, Verdampfen
  • Kondensieren
  • Resublimation
  • Sublimation

Während der Aggregatzustandsänderungen treten keine chemischen Veränderungen auf, die Teilchen verändern sich nicht, nur ihre Position und Geschwindigkeit.

Der Aggregatzustand eines bestimmten Stoffes wird durch die Temperatur und den Druck bestimmt.
Eine Aggregatzustandsänderung kann durch eine Temperatur- oder Druckänderung ausgelöst werden. So schmilzt beispielsweise Eis bei steigendem Druck, während Wasser bei Druckabfall siedet.

Die Temperatur, bei der das Schmelzen stattfindet, wird als Schmelzpunkt und die Temperatur, bei der das Sieden stattfindet, als Siedepunkt bezeichnet. Beide sind stark vom Druck abhängig.

Für die meisten Stoffe können sowohl der Schmelzpunkt als auch der Siedepunkt genau definiert werden (natürlich in Abhängigkeit vom Druck), bei einigen amorphen Feststoffen ist der Übergang zwischen zwei Aggregatzuständen jedoch kontinuierlich, d. h. sie haben keinen genau definierbaren Schmelzpunkt.

Bei fast allen Stoffen kann ein direkter Übergang zwischen dem festen und dem gasförmigen Zustand erfolgen, feste Stoffe können also gasförmig werden, ohne die flüssige Phase zu durchlaufen, und umgekehrt.

Der direkte Übergang von fest nach gasförmig wird als Sublimation bezeichnet. Ein Beispiel für diesen Prozess ist das Verdampfen von Trockeneis. Der umgekehrte Prozess ist die Resublimation, ein Beispiel dafür ist die Bildung von Eiskristallen aus Wasserdampf an kalten Fenstern im Winter.

Der Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand kann auf zwei Arten erfolgen: Verdampfen und Sieden. Der Unterschied zwischen den beiden Prozessen besteht darin, dass die Verdampfung nur an der Oberfläche der Flüssigkeit und bei jeder Temperatur stattfindet, wohingegen beim Sieden sich Dampfblasen in der Flüssigkeit bilden, die an die Oberfläche steigen. Die Entstehung der Dampfblasen ist nur bei einer bestimmten Temperatur möglich, dem Siedepunkt, wenn der Dampfdruck in den Blasen hoch genug ist, den Luftdruck auszugleichen.

Prozesse

  • Schmelzen
  • Gefrieren
  • Sieden, Verdampfen
  • Kondensieren
  • Resublimation
  • Sublimation
  • Wärmeübertragung
  • Wärmeentzug

Narration

Die meisten Stoffe können in der Natur in mehr als einem Aggregatzustand vorkommen. Die drei Grundzustände der Stoffe sind: fest, flüssig und gasförmig. Wissenschaftler haben außerdem weitere Aggregatzustände entdeckt, die unter extremen Bedingungen auftreten.

Der wichtigste Unterschied zwischen den verschiedenen Aggregatzuständen besteht darin, dass aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen oder Druckverhältnisse die Teilchen unterschiedlich stark voneinander angezogen werden.

Teilchen bewegen sich auch in festen Substanzen, aber meist langsamer als in Stoffen anderer Aggregatzustände. Die Anziehungskraft zwischen den Teilchen ist sehr stark, daher bilden sich zwischen ihnen Bindungen und sie werden in einer festen Position gehalten, in der sie oszillieren. Feststoffe weisen ein bestimmtes Volumen und eine bestimmte Form auf.

In Flüssigkeiten bewegen sich die Teilchen schneller als in Feststoffen, aber langsamer als in Gasen. Die Anziehung zwischen den Teilchen ist schwächer als bei Feststoffen, sodass sie sich nicht in einer festen Position befinden, sondern sich innerhalb des Stoffes nah beieinander frei bewegen können. Flüssigkeiten weisen zwar ein bestimmtes Volumen, jedoch keine bestimmte Form auf, sodass sie die Form des Behälters annehmen.

In gasförmigen Stoffen bewegen sich die Teilchen so schnell und so weit auseinander, dass die gegenseitige Anziehungskraft sie viel weniger beeinflusst.
Sie fliegen praktisch frei und kollidieren miteinander und der Wand des Behälters. Die Kraft der Partikel, die auf die Behälterwand treffen, wird als Gasdruck gemessen. Der Gasdruck ist also nicht nur auf die Masse, sondern auch auf die schnelle Bewegung der Teilchen zurückzuführen. Gase haben kein vorgegebenes Volumen und keine bestimmte Form, sie füllen immer den verfügbaren Raum aus und nehmen die Form des Behälters an.

Während der Aggregatzustandsänderungen treten keine chemischen Veränderungen auf, die Teilchen verändern sich nicht, nur ihre Position und Geschwindigkeit. Der Aggregatzustand eines bestimmten Stoffes wird durch die Temperatur und den Druck bestimmt.
Eine Aggregatzustandsänderung kann durch eine Temperatur- oder Druckänderung ausgelöst werden.

Bei fast allen Stoffen kann ein direkter Übergang zwischen dem festen und dem gasförmigen Zustand erfolgen, feste Stoffe können also gasförmig werden, ohne die flüssige Phase zu durchlaufen, und umgekehrt. Der direkte Übergang von fest nach gasförmig wird als Sublimation bezeichnet. Ein Beispiel für diesen Prozess ist das Verdampfen von Trockeneis. Der umgekehrte Prozess ist die Resublimation, ein Beispiel dafür ist die Bildung von Eiskristallen aus Wasserdampf an kalten Fenstern im Winter.

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