Erklärung — Energie ohne Temperaturanstieg
Wechselt ein Stoff seinen Aggregatzustand, bleibt seine Temperatur konstant, obwohl weiter Energie zugeführt wird. Diese Energie macht die Teilchen nicht schneller, sondern löst die Bindungen zwischen ihnen. Deshalb heißt sie verborgene oder latente Wärme.
- Konstante Temperatur:Beim Wechsel des Aggregatzustands bleibt die Temperatur gleich, obwohl weiter Energie zugeführt wird.
- Latente Wärme:Diese Energie macht die Teilchen nicht schneller, sondern löst ihre Bindungen — deshalb heißt sie verborgene Wärme.
- Sechs Übergänge:Schmelzen und Erstarren, Verdampfen und Kondensieren sowie Sublimieren und Resublimieren verbinden die drei Zustände.
- Druckabhängigkeit:Die Siedetemperatur von 100 °C gilt nur bei Normaldruck, auf dem Berg siedet Wasser früher.
verdampfen / kondensieren = flüssig ⇄ gasförmig, bei Wasser 100 °C (Normaldruck)
sublimieren / resublimieren = fest ⇄ gasförmig, ohne Zwischenschritt
Die Siedetemperatur gilt nur bei Normaldruck: auf einem hohen Berg siedet Wasser schon deutlich unter 100 °C, im Schnellkochtopf erst darüber. Verdunsten dagegen geschieht bei jeder Temperatur an der Oberfläche — die schnellsten Teilchen entweichen und nehmen Energie mit, die Flüssigkeit kühlt ab (Verdunstungskälte).
Das Diagramm zeigt die Stoffe aus der Übungsaufgabe im Unterricht. Der Ablesepunkt wandert an der Geraden entlang und zeigt zu jeder Temperaturerhöhung die zugehörige Energie.
Die Steigungen im Vergleich: Wasser steigt am steilsten — es braucht pro Grad die meiste Energie. Blei liegt fast flach auf der Rechtsachse. Verändert sich die Masse, kippen alle Geraden gleichzeitig: Die Steigung ist c · m, nicht c allein.
Hinweise
Drei Punkte, die bei Phasenübergängen immer wieder Ärger machen.
Während eines Phasenübergangs ist ΔT = 0 — Q = c · m · ΔT liefert hier also nicht die übertragene Energie.
Schmelzen, Verdampfen und Sublimieren brauchen Energie; Erstarren, Kondensieren und Resublimieren geben genau dieselbe Energie wieder ab.
Nenne bei Schmelz- und Siedetemperaturen immer den Druck mit — ohne Angabe ist Normaldruck gemeint.