Vielleicht fällt dir die erste auch schon selbst ein, wenn du an schmelzendes Eis in der heißen Sonne oder an zugefrorene Pfützen an kalten Wintertagen denkst. Durch Zufuhr oder Abgabe von Wärme oder durch Veränderung des Druckes kann sich der Aggregatzustand eines Stoffes ändern.
Wie viele Aggregatzustände gibt es?
Es gibt drei klassische Aggregatzustände.
Gehen wir die möglichen Übergänge doch einmal der Reihe nach durch. Man spricht vom festen, flüssigen und gasförmigen Aggregatzustand. Für uns erscheint es erst einmal unglaublich, dass so etwas geschehen kann – und es sind auch ziemliche Ausnahmen, in denen das passiert.
So, das waren die Aggregatzustände und die Übergänge von einem Zustand in einen anderen.
Dieses wird deshalb häufig als Beispiel zur Beschreibung der verschiedenen Aggregatzustände und Phasenübergänge genutzt.
Die Zustandsformen von Wasser sind:
Da auf der Erdoberfläche der Druck relativ konstant ist, betrachten wir die Phasenübergänge von Wasser im folgenden Beispiel anhand der Temperaturänderung.
Sublimieren: Übergang fest zu gasförmig
Ein fester Stoff wie Eis kann aber auch direkt in den gasförmigen Zustand überführt werden, ohne zwischendurch flüssig zu werden. Umkehrt geht das auch: Ein gasförmiger Stoff kann direkt fest werden, ohne zwischendurch flüssig zu sein. Wenn das passiert, nennen wir das „Sublimation“.
Und was für das Wasser gilt, trifft auch für fast alle anderen Stoffe zu, wie zum Beispiel Eisen, Kupfer oder Sauerstoff.
Fast alle Stoffe können fest, flüssig oder gasförmig sein. Die kleinsten Teilchen unterscheiden sich je nach Stoff. Diese wird durch die Zufuhr von Wärme erreicht.
Die sogenannte Schmelztemperatur von Wasser liegt (bei einem Normaldruck von rund ) bei .
Ein fester Stoff verdampft beim Erreichen einer bestimmten Temperatur, der sogenannten Siedetemperatur. Körper, die weniger warm sind, sind dagegen eher fest.
Physikalisch gesehen sind das die verschiedenen Aggregatzustände von Wasser: Als Eis nimmt es einen festen, als Wasser einen flüssigen und als Wasserdampf einen gasförmigen Zustand ein.
Hier bewegen sich die Wassermoleküle wieder langsamer. Dieser Prozess hängt mit der Luftfeuchtigkeit zusammen und wird Verdunsten genannt.
Der umgekehrte Vorgang von gasförmig zu flüssig wird Kondensieren genannt.
Der Übergang von fest zu flüssig wird als Schmelzen bezeichnet. Der absolute Nullpunkt: Beim Abkühlen wird die Bewegung der Teilchen immer langsamer.
Jeder Phasenübergang hat seine besondere Bezeichnung. Das sind auch die drei klassischen Aggregatzustände. Oder eben noch flüssig und dann gasförmig.
Verdampfen: Übergang flüssig zu gasförmig
Führst du flüssigem Wasser sehr viel Wärme zu, dann verdampft es zu gasförmigem Wasser (Wasserdampf). Das passiert, wenn man einen Topf mit Wasser auf den Herd stellt – vorausgesetzt dass der Herd eingeschaltet ist.
Das kannst du zum Beispiel am Badezimmerspiegel beobachten, nachdem du heiß geduscht hast: Gasförmiges Wasser aus der Luft hat sich da in Form von vielen Wassertropfen am Spiegel abgesetzt.
Das alles kennen wir so aus unserem Alltag. Im Gegensatz dazu verdampft Wasser erst beim Erreichen der Siedetemperatur.
Aggregatzustände im Teilchenmodell
Das Teilchenmodell ist Grundlage vieler physikalischer Prozesse. Im Festkörper haben alle Teilchen einen festen Platz, um den sie sich bewegen. Der Wasserdampf in der Luft gefriert hier direkt zu Eiskristallen. Normalerweise nimmt die Dichte eines Stoffes beim Erstarren zu.
Ein bekanntes Beispiel dafür ist Raureif. Die Bewegung der Teilchen wird schwächer und sie nehmen wieder ihren festen Platz ein. Je mehr ein Stoff erwärmt wird, desto mehr bewegen sich die Teilchen des Stoffes.
Wasser ist eine Flüssigkeit. Man unterscheidet die Zustände fest, flüssig und gasförmig.
Das nennst du kondensieren.