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Phasenübergänge — schmelzen, sieden und die verborgene Energie

Zehn Übungen zu Schmelzen, Sieden, Verdunsten und der verborgenen Energie.

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Übungsaufgaben

Alle Übungen fortlaufend nummeriert — zuerst die interaktiven Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln, danach die Rechen- und Textaufgaben. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen dir die gestuften Tipps.

A1
Was beim Schmelzen passiert
AFB I

Ein Becher mit Eis von 0 °C steht auf der Heizplatte. Welche Aussagen stimmen?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Konstante Temperatur heißt nicht: keine Energie. Die Energie steckt in den gelösten Bindungen — ein Thermometer misst nur die Teilchenbewegung und kann sie deshalb gar nicht anzeigen.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen rund um Phasenübergänge, Sieden und Verdunsten.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Während eines Phasenübergangs bleibt die Temperatur konstant, und die Siedetemperatur hängt am Druck — beide Merksätze stecken in diesen fünf Aussagen.
A3
Lückentext mit Wortbank
AFB I

Setze die Fachbegriffe an die richtige Stelle — ein Wort bleibt übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Führt man Eis Energie zu, beginnt es bei zu . Während des Übergangs bleibt die Temperatur , denn die Energie löst die zwischen den Teilchen. Bei 100 °C beginnt das Wasser zu .

Übrig bleibt „ausdehnen“ — das gehört zur Wärmeausdehnung, bei der sich die Temperatur sehr wohl ändert.
A4
Energie rein, Energie raus
AFB I

Ordne jeden Vorgang ein: Braucht er Energie, setzt er Energie frei — oder ist es gar kein Phasenübergang?

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Energie wird aufgenommen
2Energie wird abgegeben
3kein Phasenübergang
Aufnehmen und Abgeben sind spiegelbildlich: Schmelzen, Verdampfen und Sublimieren brauchen genau die Energie, die Erstarren, Kondensieren und Resublimieren wieder freisetzen. Bei den beiden letzten Karten ändert sich dagegen die Temperatur, nicht der Aggregatzustand.
A5
Blitzrechnung
AFB I

Ein Becher mit Eis von −20 °C wird bei Normaldruck gleichmäßig erhitzt, bis das Wasser gerade zu sieden beginnt. Um wie viele Kelvin steigt die Temperatur insgesamt?

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
ΔT = 100 °C − (−20 °C) = 120 K. Achtung: Die waagerechten Abschnitte bei 0 °C und 100 °C liefern keinen Temperaturanstieg — dort geht die Energie in die Bindungen.
A6
Die Heizkurve von Eis bis Dampf
AFB II

Ein Becher mit Eis von −20 °C wird gleichmäßig erhitzt. Bringe die fünf Abschnitte der Heizkurve in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Das Eis erwärmt sich von −20 °C auf 0 °C.
2Bei 0 °C schmilzt das Eis, die Temperatur bleibt konstant.
3Das flüssige Wasser erwärmt sich von 0 °C auf 100 °C.
4Bei 100 °C siedet das Wasser, die Temperatur bleibt konstant.
5Der Wasserdampf erwärmt sich über 100 °C hinaus.
Am häufigsten rutschen die beiden waagerechten Abschnitte an die falsche Stelle — sie liegen immer genau bei 0 °C und 100 °C, nie dazwischen.
A7
Rechenkette
AFB II

Ein Topf mit 1,5 kg Eis von −10 °C steht bei Normaldruck auf der Herdplatte. Für Eis gilt c = 2100 J/(kg·K).

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Erwärmung des Eises bis zum Schmelzbeginn K
  2. dafür nötige Energie J
  3. Temperatur, bei der das Thermometer danach stehen bleibt °C
  4. Temperaturanstieg vom Ende des Schmelzens bis zum Siedebeginn K
Q = c · m · ΔT gilt nur in den schrägen Abschnitten der Heizkurve. Zwischen Schritt 2 und Schritt 4 liegt das Schmelzen: Dort ist ΔT = 0, die Formel liefert null — obwohl reichlich Energie fließt.
A8
Vorgang und Fachbegriff
AFB II

Verbinde jeden Vorgang mit dem passenden Fachbegriff.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Merke dir die drei Paare: schmelzen und erstarren, verdampfen und kondensieren, sublimieren und resublimieren. Die Vorsilbe „re-“ steht immer für den Rückweg.
A9
Fehlersuche im Schulheft
AFB II

Sechs Sätze aus einem Schulheft — drei davon sind falsch. Finde sie.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Der Schluss „konstante Temperatur, also keine Energie“ ist der häufigste Fehler in Klassenarbeiten.
A10
Wann siedet Wasser wirklich bei 100 °C?
AFB III

Ausgangspunkt: Wasser siedet bei Normaldruck bei 100 °C. Jede Zeile verändert eine Bedingung. Schätze für jede Zeile ein, was passiert — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = deutlich unter 100 °C, 2 = knapp unter 100 °C, 3 = genau 100 °C, 4 = knapp über 100 °C, 5 = deutlich über 100 °C. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = deutlich unter 100 °C5 = deutlich über 100 °C
Man nimmt einen doppelt so großen Topf mit der doppelten Wassermenge.
Das Wasser siedet im geschlossenen Schnellkochtopf bei stark erhöhtem Druck.
Gekocht wird auf einer Berghütte in 1000 m Höhe.
Gekocht wird im Basislager am Mount Everest in 5300 m Höhe.
Im Wasser ist reichlich Kochsalz gelöst.
Die Siedetemperatur hängt am Druck, nicht an der Wassermenge: Mehr Wasser braucht länger, siedet aber bei derselben Temperatur. Gelöstes Salz hebt den Siedepunkt nur um Bruchteile eines Kelvin an.