51 Impuls Physik 4, Schulbuch (ISBN: 978-3-209-12341-1) Temperaturänderung und Dichte Normalerweise dehnt sich ein Stoff aus, wenn die Temperatur steigt. Es befinden sich dann im selben Volumen (zB in 1 cm3) weniger Teilchen. Der gleiche Rauminhalt des Stoffes hat also bei hoher Temperatur weniger Masse als bei niedriger Temperatur. In der Physik sagt man: Der Stoff hat eine geringere Dichte (B3). Unterschiedliche Stoffe haben eine unterschiedliche Dichte – Gold ist zB dichter als Eisen. Für fast alle Stoffe gilt: Der feste Zustand ist dichter als der flüssige und der gasförmige Zustand. Wann ändert sich die Übergangs-Temperatur? In einem Glas Wasser bewirken viele kleine Stöße der Luftteilchen einen Druck auf die Wasseroberfläche. Das erschwert das Verdampfen: Die Wasser-Teilchen werden oft zurückgestoßen und können die Wasseroberfläche nicht so leicht verlassen. Wenn die Luft-Teilchen entfernt werden (zB mit einer Vakuumpumpe), dann ist es für die Wasser-Teilchen auch schon mit weniger Energie möglich, die Flüssigkeit zu verlassen. Das Wasser siedet bei einer niedrigeren Temperatur. Etwas Ähnliches bemerkt man im Hochgebirge. Dort ist der Luftdruck niedriger: In 1 000 m Höhe siedet Wasser schon bei ca. 93 °C. Bei erhöhtem Umgebungs-Druck siedet Wasser erst über 100 °C (B4). Das Mischen von Stoffen kann den Zusammenhalt der Teilchen verändern und so die Zustandsformen beeinflussen. Wenn man zB Wasser mit Kochsalz mischt, dann hat diese Mischung eine niedrigere Schmelz-Temperatur als reines Wasser (B5). Eine Salz-WasserMischung ist daher auch bei Minusgraden flüssig und friert nicht ein. Niedrige Temperatur Hohe Temperatur B3 Vereinfachte Darstellung im Teilchenmodell: Der gleiche Rauminhalt ist durch den schwarzen Rahmen dargestellt. In diesem befinden sich bei höherer Temperatur weniger Teilchen. Die Dichte wird geringer. Die Dichte eines Stoffes gibt an, wieviel Masse sich in einem bestimmten Volumen befindet (zB Gramm pro cm³). Fülle den Kolben halbvoll mit heißem, nicht kochendem Wasser (Vorsicht!). Miss die Temperatur des Wassers. Der Kolben wird am Stativ befestigt und mit dem Stopfen verschlossen. Das Rohr am Stopfen wird mit der Wasserstrahlpumpe verbunden. Welchen Übergang zwischen den Zustandsformen könnt ihr beobachten? Was ist ungewöhnlich? V4 Wasserkochen im Vakuum Materialien Dickwandiger Glaskolben Passender Stopfen mit Bohrung + Glasrohr Wasserstrahlpumpe + Schlauch Stativ heißes Wasser Thermometer B4 In einem Druck-Kochtopf steigt der Druck, da die Teilchen des Wasserdampfs im Topf bleiben. Durch den Siedepunkt über 100 °C wird das Essen schneller gar. −30 −20 −10 0 10 30 20 −30 −20 −10 0 10 30 20 Schmelztemperatur flüssig flüssig fest fest ˚C ˚C Normales, reines Wasser Salzwasser B5 Vergleich der Schmelz-Temperaturen von reinem Wasser (0 °C) und Salzwasser (–21 °C). Der Druck wird in der Maßeinheit Pascal (Pa) oder bar gemessen. Auf der Erdoberfläche beträgt der Luftdruck ca. 100 000 Pa = 1 bar. Es hängt vom Druck der Umgebung ab, bei welcher Temperatur eine Flüssigkeit siedet. Die Siede-Temperatur ist druckabhängig. Die Physik der Temperatur 1 11 imph4sb_12341.indb 11 07.11.25 13:22 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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