Wärmeleitung
Wärme wird von heiß zu kalt transferriert -> Teilchen sind nah zu einander und übertragen ihre kinetische Energie zu den umgebenden Teilchen. Die Teilchen verändern ihre Positionen nicht.
Gute Leiter: Metal, „Glas“, manche Steine
Schlechte Leiter (Isolator): Gas, Plastic, Gummi, Holz, Styropor
Wen Gegenstände sich aufheizen dehnen sie sich aus.
Aggregatzustände
Ziele: Phasenübergänge aufzählen und benennen, Phasenübergänge erklären und berechnen,
Tripelpunkt und kritischen Punkt anhand eines Phasendiagrams erklären.
Es gibt 6 Übergangsphasen + Plasma.
Was sind Aggregatzustände?
Aggregatzustände sind Zustände eines Stoffes. [In PowerPoint: aggregare(lateinsich): ansammeln]
Welcher Aggregatzustand vorliegt, hängt von den Eigenheiten des Stoffes, der Temperatur, dem Volumen und dem Umgebungsdruck ab. Mit einem Phasendiagramm stell man Temperatur und Druck dar. Mit einem p-V-T den Druck, das Volumen und die Temperatur. Der Tripelpunkt ist der Punkt, an dem alle drei Phasen im Gleichgewicht sind. Am kritischen Punkt verschwindet die sichtbare Trennung zwischen flüssiger und gasförmiger Phase, da hier ihre Dichten gleich sind.
Wie unterscheidet man die Zustände?
Fest: höheste Dichte (die Teilchen nehmen feste Plätze ein ,die Teilchen liegen sehr dicht aneinander ,es bestehen starke Anziehungskräfte zwischen den Teilchen , die Teilchen bewegen sich geringfügig (wenig)), behält Form und Volumen, schwer verformbar ,schwer zerteilbar, schwer komprimierbar (verkleinern ohne Materialverlust), solid(Zeichen: s). Teilchen sind angeordnet.
Flüssig: passt sich seiner Umgebung an, leicht verformbar ,leicht teilbar ,schwer komprimierbar , die Teilchen nehmen keine festen Plätze ein, sie sind gegeneinander beweglich , die Teilchen liegen dicht aneinander, die Abstände der Teilchen sind größer als in einem Feststoff , die Anziehungskräfte zwischen den Teilchen sind schwächer als in einem Feststoff. Teilchen ändern Anordnung ständig aufgrund der Bewegung, liquid(Zeichen : l).
Gasförmig: nimmt allen zur Verfügung stehenden Raum ein ,leicht komprimierbar , große Abstände zwischen den Teilchen, die Teilchen sind frei beweglich, sie bewegen sich mit großer Geschwindigkeit , die Abstände der Teilchen sind sehr groß , die Anziehungskräfte zwischen den Teilchen sind gering . Keine Anordnung aufgrund der Bewegung der Teilchen, gasförmig(Zeichen: g).
Durch Wärmezufuhr (erwärmen) werden folgende Übergänge möglich:
- verdampfen (Übergang von flüssig zu gasförmig)
- schmelzen(Übergang von fest zu flüssig)
- sublimieren (Übergang von fest zu gasförmig).
Durch Wärmeentzug (abkühlen) werden folgende Übergänge möglich:
- kondensieren (Übergang von gasförmig zu flüssig)
- erstarren(Übergang von flüssig zu fest)
- resublimieren (Übergang von gasförmig zu fest).
Schmelzen
Wenn Atomen ausreichende Bewegungsenergie durch Wärmezufuhr vorsteht, bricht die Bindung zwischen den Atomen auf. Der Stoff schmilzt, da die Atome nicht mehr an der Kristallgitter gebunden sind. Die Temperatur sowie auch die Wärmemenge sind vom Stoff abhängig.Die Schmelzwärme (oder Schmelzenthalpie) ist die benötigte Wärmemenge, die gebraucht wird um einen Stoff zu schmelzen.
(z.B: Eis schmelzen)
Q(Schmelzenthalpie)=m(Masse)*q(spezifische Schmelzenthalpie)
Erstarren
Ein Stoff erstarrt, wenn der Stoff seinen Gefrierpunkt erreicht. Ein Stoff geht bei seiner Erstarrungstemperatur von dem flüssigen in den festen Aggregatzustand über. Dabei wird Wärme abgegeben. Schmelztemperatur und Erstarrungstemperatur stimmen überein.
Volumenänderung beim Schmelzen und Erstarren
Die meisten Stoffe dehnen sich beim Schmelzen aus und ziehen sich beim Erstarren zusammen. Wasser dehnt sich beim Erstarren aus und zieht sich beim Schmelzen zusammen.
Verdampfung
Eine Verdampfung entsteht, wenn ein Atom oder Molekül die Bindungskraft überwindet. Dies geschiet wenn:
- die Bewegungsenergie durch Stoßvorgänge nicht gleich verteilt ist -> Verdunstung,
- Wärmeenergie zugeführt wird. Die Teilchen bewegen sich schneller und überwinden die Wechselwirkung – > sieden.
Die Temperatur (Siedepunkt) & die Wärmemenge sind vom Stoff sowie auch vom Druck abhänging.Die Verdampfungswärme (oder Verdampfungsenthalpie) ist die benötigte Wärmemenge, die gebraucht wird um einen Stoff zu verdampfen.
Q(Verdampfungsenthalpie)=m(Masse)*q(Verdampfungsenthalpie – unsure)
Eine Flüssigkeit verdampt solange bis sie den Sättingungsdampfdruck (= gleich viele Moleküle verdunsten wie sie in der Flüssigkeit zurückkondensieren) erreicht. Der Sättigungsdampf ist vom Stoff und der Temperatur abhänging . Der Siedepunkt ist die Temperatur bei welche der Dampfdruck gleich dem Umgebungsdruck entspricht. Der Siedepunkt ist vom Druck abhängig.
Kondensieren
Ein Stoff geht bei seiner Kondensationstemperatur von dem gasförmigen in den flüssigen Aggregatzustand über. Dabei muss ihm Wärme entzogen werden. Siedetemperatur und Kondensationstemperatur stimmen überein.
Volumenänderung beim Verdampfen und Verflüssigen:
Beim Verdampfen dehnen sich die Stoffe aus und beim Verflüssigen ziehen sie sich zusammen.
Sublimation
Wenn ein niedriger Druck und eine hohe Temperatur entstehen, kann der Phasenübergang vom festen zum gasförmigen Zustand entstehen. Bei der Sublimation handelt es sich um die benötigte Energiemenge um die Bindung im Festkörper vollkommen aufzubrechen. Sublimation ist der Übergang vom festen in den gasförmigen Zustand, ohne dass der Stoff vorher flüssig wird. An Frosttagen bildet sich eine Eisschicht auf Straßen langsam zurück und nach ein paar Tagen ist die Straße trocken. Auch das ist ein Beispiel für Sublimation.
Resublimieren (Deposition)
Resublimation ist der Übergang vom gasförmigen in den festen Zustand, ohne dass der Stoff vorher flüssig wird.(z.B: Raufreif)
Flüssigkeite und Festkörper
Kohäsion: Die Bindugskraft zwischen Teilchen von der gleichen Substanz. (z.B: Oberflächenspannung)
Adhäsion: Die Bindungskraft zwischen Teilchen von der anderen Substanz(z.B: Kapillarität)
Zwischen den Aggregatzuständen gibt es Phasenübergänge, die bei Aufnahme oder Abgabe von Wärme verlaufen. Dabei ändert sich die Temperatur des Stoffes nicht. (Diese Wärme heißt latente Wärme). Die zugeführte Wärme wird zum Aufbrechen der Anziehungskraft zwischen den Teilchen verwendet. Bei dem Entstehen der Bindung wird die Energie als Wärme freigegeben.
Weiterführende Links
Aggregatzustände:
- http://w3.restena.lu/ddnuc/COURS/3/330m.htm,
- http://www.frustfrei-lernen.de/chemie/aggregatzustaende-chemie.html,
- http://www.klassewasser.de/content/language1/html/3650.php,
- http://w3.restena.lu/ddnuc/COURS/3/340m.htm,
- http://de.wikibooks.org/wiki/Wikijunior_Die_Elemente/_Aggregatzustand,
- http://www.halbmikrotechnik.de/service/chemie/teilchen/aggregatzustand.htm
- http://www.chemie.de/lexikon/Aggregatzustand.html#Gasf.C3.B6rmig
Wärmetransport:
- http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/waermetransport