Aggregatzustände und Anomalie des Wassers

Welche vier Aggregatzustände gibt es und wodurch unterscheiden sie sich

1.Fest: feste Form, konstantes Volumen, Teilchen schwingen an Ort und Stelle.

2.Flüssig: freiere Teilchenbewegung und Zusammenstoß dieser Teilchen= (wird als brownsche Bewegung bezeichnet), erklärt warum sich diese Zustände auch ohne äußere Einflüsse immer in Bewegung befinden; für den flüssigen Zustand= variable Form bei konstantem Volumen 

3.Gasförmig: variable Form und Volumen, Teilchen bewegen sich unabhängig,noch stärker

4.Plasma: ionisiertes Gas – enthält freie Elektronen und Ionen, extrem energiereich

Bei sehr hohen Temperaturen (T>10⁶K) gehen Gase in den plasmatischen Zustand über 

Was ist ein Phasenübergang und wovon ist er abhängig?

Ein Phasenübergang ist der Wechsel zwischen Aggregatzuständen. Er ist abhängig von:

•Temperatur (Wärmezufuhr/-abgabe)

•Druckveränderung

Während des Übergangsbleibt die Temperatur bei konstantem Druck konstant

Temperatur = mittlere kinetische Energie pro Teilchen

•Wärmezufuhr → stärkere Teilchenbewegung

•→ geringere Teilchenbindung, mehr Platzbedarf

•→ Übergang von fest → flüssig/gasförmig

•Energieentzug → Teilchen bewegen sich weniger → Materie verfestigt sich

•Erhöhter Druck → fördert festen Zustand

•Geringerer Druck → begünstigt flüssig/gasförmig

Was passiert auf Teilchenebene beim Verdampfen und beim Kondensieren

Beim Verdampfen steigt die kinetische Energie der Teilchen durch Zuführen von Wärme→ Teilchen überwinden Anziehung → gehen in den gasförmigen Zustand über

Kondensieren= Übergang vom gasförmigen in den flüssigen Aggregatzustand

•Ursache: Es wird Wärme entzogen → Teilchen verlieren kinetische Energie

•Folge: Teilchen können sich nicht mehr frei bewegen und ziehen sich wieder zusammen → Flüssigkeit entsteht

bsp: Wasserdampf schlägt sich an einer kalten Fensterscheibe als flüssiges Wasser niede

Was ist der Unterschied zwischen Verdampfen, Verdunsten und Sieden

Verdampfen: Allgemeiner Begriff für flüssig → gasförmig unter Wärmezufuhr.

•Sieden: Jeder Stoff siedet bei einer der für ihn charakteristischen Temperatur =Siedepunkt/Siedetemperatur ; beim Sieden erfolgt die Dampfbildung im Inneren der Flüssigkeit bei konstanter Temperatur;=Verdampfen bei Siedetemperatur, Bildung von Dampfblasen im ganzen Volumen.

•Verdunsten: bezeichnet den Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand unterhalb der Siedetemperatur (z. B. Schwitzen, Regenbildung).

Beschreibe Schmelzen und Erstarren inklusive Energiebilanz

Schmelzen: fest → flüssig

erfolgt bei konstanter Temperatur, sofern der äußerer Druck konstant ist  (Schmelztemperatur), es wird Schmelzwärme Q_sch ​zugeführt

•Erstarren: flüssig → fest

Die Flüssigkeit gibt schließlich die gleiche Wärmemenge als Erstarrungswärme Qₑ wieder ab 

es gilt 

➡️ Q _sch= Qₑ

Was ist Sublimation, welche Energieform ist beteiligt und nenne ein Beispiel

Sublimation ist der direkte Übergang fest → gasförmig unter Zuführung von Sublimationswärme Qₛ 

Beispiel: Trockeneis geht bei Raumtemperatur direkt in den gasförmigen Zustand über.

Was versteht man unter Resublimation und welches Alltagsbeispiel gibt es

Resublimation ist der direkte Übergang gasförmig → fest unter Abgabe von Resublimationswärme Qᵣ.

Beispiel: Raureifbildung, vereistes Gefrierfach

Es gilt = das gas gibt die Sublimationswärme als  Resublimationswärme wieder ab 

Qₛ = Q_r

​

Warum bleibt die Temperatur während einer Zustandsänderung konstant?

 Weil die zugeführte oder abgegebene Wärmeenergie nicht die Temperatur verändert, sondern dazu dient, die Wechselwirkungen zwischen den Teilchen zu überwinden oder wiederherzustellen

Was passiert beim Kondensieren eines Dampfes und welche Energie ist beteiligt?

Kondensieren ist der Übergang von gasförmig zu flüssig. Der Dampf gibt dabei die sogenannte Kondensationswärme (Qₖ) ab. Diese entspricht der zugeführten Verdampfungswärme (Qᵥ).

➡️ Qᵥ = Q_k

Was ist der kritische Punkt

ist der Punkt im Phasendiagramm, an dem die Dichte von Flüssigkeit und Gas identisch wird, sodass kein klarer Übergang mehr erkennbar ist