Kapitel 11 : Aggregatzustände und Phasen

Schon als Kind haben Sie den Unterschied zwischen festen und flüssigen Dingen kennen gelernt. Später haben Sie Worte gehört, die beschreiben, was mit festen und flüssigen Dingen passieren kann : Schmelzen und Gefrieren, Verdampfen, Verdunsten, Kochen und Sieden, Festwerden und Flüssigwerden, Erstarren und Kondensieren.

Vielleicht haben Sie in der Schule einen Versuch gesehen, bei dem ein Becherglas Wasser erhitzt wurde. Zuerst hat seine Temperatur zugenommen, dann ist sie gleich geblieben, das Wasser ist zu einem Gas geworden, und Sie sollten sich über dieses Verhalten wundern. Bestimmt ist das Wort Aggregatzustand gefallen.

Sublimation von Iod

Bild 1 : Iod geht vom festen direkt in den gasförmigen Zustand über.

Damals war Wasser der Stoff, an dem alle Tatsachen über die Aggregatzustände festgemacht wurden. Das ist ja auch am einfachsten, und Wasser spielt eine überragende Rolle in unserem Leben. Aber auch andere Stoffe zeigen unterschiedliche Aggregatzustände. Denken Sie an das Schmelzen von Eisen und das Herstellen von gusseisernen Gegenständen, bei dem man geschmolzenes Eisen in eine Form gießt. Oder denken Sie an einen Versuch (Bild 1), bei dem Iod vom festen direkt in den gasförmigen Zustand übergeht und von diesem wieder direkt in den festen.

Aggregatzustände – Überblick

In diesem Kapitel will ich zuerst einfache Modelle der Aggregatzustände vorstellen und mit diesen Eigenschaften erklären, die allen Stoffen eines Aggregatzustandes gemeinsam sind.

Stoffe können in 3 Aggregatzuständen auftreten : fest, flüssig und gasförmig. Das Plasma wird nicht zu den Aggregatzuständen gezählt, da die Stoffe nicht mehr unverändert sind.

Zusammenhänge und Übergänge – Phasendiagramme

Dann werde ich über Phasendiagramme schreiben. Das sind graphische Beschreibungen, aus denen man erkennen kann, bei welchen äußeren Bedingungen ein Stoff einen bestimmten Aggregatzustand annimmt, und unter welchen Bedingungen Übergänge zwischen den Aggregatzuständen stattfinden.

Das Phasendiagramm eines Stoffes beantwortet die Frage, bei welcher Temperatur und bei welchem Druck ein Stoff fest, flüssig oder gasförmig ist.

Das Phasendiagramm eines Stoffes enthält auch Informationen zu den Übergängen zwischen den Aggregatzuständen. und den festen Phasen dieses Stoffes. Lesen Sie

Bei einigen Stoffen kann man im festen Zustand verschiedene Kristallstrukturen unterscheiden. Es sind Phasen, und sie lassen sich leicht mit dem Phasendiagramm beschreiben. Ich werde also einige Beispiele von Phasendiagrammen zeigen, die solche Übergänge beschreiben.

Das Phasendiagramm eines Stoffes enthält einige besondere Punkte : die Tripelpunkte und den kritischen Punkt. Lesen Sie

Eine andere Sorte von Phasendiagrammen

Bis jetzt haben wir Phasendiagramme gesehen, die den Zusammenhang zwischen Druck, Temperatur und Phasen zeigen. Man nennt sie daher auch p,T–Diagramme. Sie sind die häufigsten Phasendiagramme. Daneben gibt es noch p,V–Diagramme.

Mehrstoffsysteme

Die bisher besprochenen Phasendiagramme beschreiben Systeme, die nur einen einzigen Stoff enthalten. Phasendiagramme von Systemen aus mehreren Stoffen sind viel komplizierter. Mehr darüber können Sie später einmal in einem anderen Kapitel lesen.

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