Verdunstung und Sieden

Verdunstung und Sieden

Was passiert während der Verdunstung und des Siedens? Wovon hängt der Siedepunkt ab?

Chemie

Schlagwörter

Verdunstung, Quelle, Aggregatzustandsänderung, Siedepunkt, Druck, Wärmeübertragung, Temperatur, Luftdruck, Materiezustand, Wasser, Flüssigkeit, Temperaturveränderung, physisch, Thermodynamik, kochendes Wasser, physische Eigenschaft, Physik, Chemie

Verwandte Extras

3D-Modelle

Verdunstung

  • ungesättigter Dampf - Die Anzahl der die Flüssigkeit verlassenden Teilchen ist größer als die Anzahl der Teilchen, die wieder in sie eintreten.
  • Flüssigkeit
  • Dampf - Die Flüssigkeit verdunstet.
  • Oberfläche der Flüssigkeit
  • gesättigter Dampf - Genauso viele Teilchen verlassen die Flüssigkeit wie in sie eintreten.

In Flüssigkeiten ist die Anziehungskraft zwischen den Teilchen stark, weshalb sie sich voneinander nicht ganz trennen und während ihrer Bewegung in engem Kontakt bleiben. Die Teilchen stoßen hin und wieder einander an, dabei wird ihre Energie aufeinander übertragen. Bei der Energieübertragung kann es vorkommen, dass einigen Teilchen an der Oberfläche des Stoffes eine so große Energiemenge zugeführt wird, dass sie aus der Flüssigkeit austreten.

Dieser Prozess ist die Verdunstung. Während der Verdunstung verlassen Teilchen mit überdurchschnittlich viel Energie die Flüssigkeit. Die in der Flüssigkeit verbleibenden Teilchen haben eine geringere Energie als die verdunstenden, deshalb kühlt sich die verbleibende Flüssigkeit ab. Wenn wir nass sind, wird uns also kalt, weil die Verdunstung mit einem Wärmeentzug einhergeht.

Die Geschwindigkeit der Verdunstung wird durch die Oberflächengröße und die Temperatur der Flüssigkeit, die Feuchtigkeitsmenge über der Oberfläche der Flüssigkeit und die Luftbewegung beeinflusst.

Gesättigter Dampf

  • gesättigter Dampf - Genauso viele Teilchen verlassen die Flüssigkeit wie in sie eintreten.
  • Gesättigter Dampf kondensiert beim Verdichten, sein Druck steigt nicht an. - Der Druck des gesättigten Dampfes hängt nur von der Temperatur ab.
  • Flüssigkeit
  • Kolben

Wenn der Verdunstungsprozess in einem geschlossenen Raum erfolgt, treten nicht nur immer mehr verdunstende Teilchen aus der Flüssigkeit aus, sondern gleichzeitig kehren auch immer mehr zurück in die Flüssigkeit, also kondensieren.

Nach einer Weile ist das Verhältnis von Kondensation und Verdunstung ausgeglichen und im geschlossenen Raum entsteht gesättigter Dampf.

Die Teilchen des Wasserdampfes stoßen gegen die Wand des Gefäßes, wodurch sie Druck darauf ausüben. Der Dampfdruck hängt nur von der Temperatur ab. Heißer Dampf hat einen höheren und kalter Dampf einen niedrigeren Druck. Wenn man Dampf zusammenpresst, steigt sein Druck, im Gegensatz zu Gasen, nicht, sondern kondensiert und sein Druck bleibt gleich. Das ist der bedeutendste Unterschied zwischen Dampf und Gas.

Sieden

  • Dampfblasen - Sie entstehen im kochenden Wasser.
  • Flüssigkeit
  • Luftdruck - Er beträgt 101.000 Pa am Meeresspiegel.
  • Thermometer
  • Druck in der Dampfblase - Er hängt von der Temperatur ab.
  • Wassermoleküle
  • Dampfblase

Man unterscheidet zwei Arten des Verdampfens: Sieden und Verdunstung.

Verdunstung erfolgt nur an der Oberfläche der Flüssigkeit. Beim Sieden entstehen auch im Inneren der Flüssigkeit Dampfblasen, die zur Oberfläche aufsteigen.

Dieser Prozess kann nur ablaufen, wenn der Druck des gesättigten Dampfes den Luftdruck bei gegebener Temperatur erreicht. Andernfalls würde der Luftdruck die neu entstehenden Dampfblasen kollabieren lassen. Das heißt, dass zum Sieden entweder eine entsprechend hohe Temperatur oder ein entsprechend niedriger Luftdruck notwendig ist.

Siedepunkt

  • Beim niedrigen Luftdruck: Der Siedepunkt des Wassers ist niedriger.
  • Beim normalen Luftdruck: Der Siedepunkt des Wassers ist 100 °C.
  • 0 m
  • 100 °C
  • 89,6 °C
  • 3000 m
  • 74 °C
  • 8.000 m
  • 70,6 °C
  • 10.000 m

Der Siedepunkt einer Flüssigkeit ist stark druckabhängig.
Beim Normaldruck liegt die Siedetemperatur von Wasser bei 100 °C, aber bei niedrigerem Druck (z. B. auf hohen Bergen) ist die Siedetemperatur niedriger.
Bei hohem Druck siedet das Wasser nicht bei 100 °C, sondern nur bei höherer Temperatur. Das ist der Grund, warum man in verschlossenen Schnellkochtöpfen bei höherer Temperatur als 100 °C schneller kochen kann.

Schnellkochtopf

  • Hochtemperaturwasser - Die Flüssigkeit im Schnellkochtopf hat eine höhere Temperatur als der Siedepunkt im nicht verschlossenen Topf.
  • Ventil - Das Ventil bleibt solange verschlossen, bis der innere Dampfdruck den erforderlichen maximalen Druck erreicht. Wenn der Druck über den voreingestellten Grenzwert im Schnellkochtopf steigt, öffnet sich das Ventil, so dass Dampf entweichen kann und der Druck konstant bleibt.
  • Hochdruckdampf - Wenn eine Flüssigkeit in einem geschlossenen Raum erwärmt wird, ist der Dampfdruck im Inneren höher als der Luftdruck im Freien.
  • Thermometer
  • Druck des Dampfes

Ein Schnellkochtopf ist ein Kochtopf, in dem das Wasser bei höherer als der Normalsiedetemperatur (in der Regel 100 °C) siedet, wodurch die Kochzeit verkürzt wird.

Der Grund für den höheren Siedepunkt ist, dass der Deckel den Schnellkochtopf luftdicht verschließt, so dass der Dampf nicht entweichen kann. Der Dampfdruck ist viel höher als der der Außenluftdruck, wodurch der Siedepunkt der Flüssigkeit im Behälter steigt.

Im Deckel des Topfes befindet sich ein Ventil, durch das der Druck des im Topf entstehenden Dampfs geregelt wird. Bei einigen Schnellkochtöpfen wird der Innendruck durch ein gewichtetes Ventil gesteuert. Je höher das Gewicht auf dem Ventil, desto höher der Dampfdruck und damit auch der Siedepunkt der Flüssigkeit im Inneren des Topfes.

Kavitation

  • Vorderseite des Propellerblatts: hoher Druck
  • Rückseite des Propellerblatts: niedriger Druck - An den Stellen des Schiffspropellers, wo der Wasserdruck niedrig ist, kann das Wasser sieden.

Das Phänomen der Kavitation tritt bei sich im Wasser schnell bewegenden Gegenständen auf, wie z. B. einem Schiffpropeller. An bestimmten Punkten der Oberfläche des Körpers kann der Wasserdruck sinken, weshalb die Flüssigkeit dort sieden kann und Dampfblasen erscheinen.

Wenn die entstehenden Dampfblasen eine Stelle erreichen, an der der Druck höher ist, kollabieren sie. Dieser Kollaps generiert eine akustische Stoßwelle, die ein lautes Geräusch und sogar ernste Schäden an der Oberfläche des Körpers verursacht. Kavitationsschäden müssen bei Pumpen und Schiffspropellern unbedingt behoben werden. Doch das Phänomen kann auch genutzt werden: Mithilfe der Kavitation können auch Oberflächen verschiedener Objekte gereinigt werden.

Verwandte Extras

Die Aggregatzustandsänderungen

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

Das Schmelzen und Gefrieren

Die Wassermoleküle binden sich im Gefriervorgang mit Wasserstoffbindungen aneinander.

Das Wasser (H₂O)

Stabile chemische Verbindung von Wasserstoff und Sauerstoff, unentbehrlich für das Leben.

Der Heronsball

Heron von Alexandria kann als geistiger Vater der Dampfmaschine angesehen werden.

James Watts Dampfmaschine (18. Jahrhundert)

Die vom schottischen Ingenieur perfektionierte Dampfmaschine revolutionierte die Industrie.

Thermometer

Zur Temperaturmessung werden verschiedene Instrumente verwendet.

Wie funktioniert der Haartrockner?

In der Animation wird der Aufbau des Haartrockners und sein Funktionsmechanismus gezeigt.

Wie funktioniert der Kühlschrank?

Die Animation zeigt den Aufbau und den Funktionsmechanismus des Kühlschrankes.

Wie funktioniert die Gleichdruckturbine?

Die Animation zeigt den Aufbau und die Funktionsweise der Gleichdruckturbine.

Wie funktioniert die Klimaanlage?

Die Klimaanlage gibt die Wärme der Raumluft an die Außenluft ab.

Added to your cart.