Löslichkeit, Gasgesetze und kinetische Gastheorie
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Die Löslichkeit reiner Stoffe
Die Löslichkeit eines reinen Stoffes in einem bestimmten Lösungsmittel bei einer gegebenen Temperatur ist eine seiner charakteristischen Eigenschaften.
Die Löslichkeit einer Substanz bei einer gegebenen Temperatur und in einem bestimmten Lösungsmittel ist die maximale Menge an gelöstem Stoff, die sich bei dieser Temperatur in 100 g des Lösungsmittels löst.
Die Löslichkeit von Gasen
Bei Gasen gilt: Wenn die Temperatur steigt, sinkt die Löslichkeit eines Gases in einer Flüssigkeit. Die Löslichkeit eines Gases in einer Flüssigkeit steigt hingegen bei höherem Druck.
Übersättigte Lösung
Eine übersättigte Lösung ist eine Lösung, die eine größere Menge an gelöstem Stoff enthält, als der Sättigungsmenge entspricht.
Erdöl: Fossiler Brennstoff und seine Entstehung
Erdöl ist ein fossiler Brennstoff von schwärzlicher Farbe und öligem Aussehen, der Gesteinsschichten durchdringt. Die Bedingungen, welche die Bildung von Öl begünstigen, sind:
- Flache Meere, die reich an Nährstoffen sind
- Zufuhr von Flusssedimenten
- Null oder nur schwache Bodenwasserbewegung
Erdöl ist zudem ein Stoffgemisch, das aus verschiedenen Ölen und anderen Substanzen besteht. In einem Reservoir kann es in drei Phasen auftreten:
- Feste Phase: Asphalt
- Flüssige Phase: Erdöl
- Gasförmige Phase: Erdgas
Eigenschaften der Aggregatzustände
- Gasförmiger Zustand: Konstante Masse, variables Volumen, variable Form; kann fließen.
- Flüssiger Zustand: Konstante Masse, konstantes Volumen, variable Form; kann fließen.
- Fester Zustand: Konstante Masse, konstantes Volumen, feste Form; kann nicht fließen.
Gas, Dampf und Atmosphäre
Das Gas: Stoffe im gasförmigen Zustand bei Standarddruck und -temperatur.
Dampf (Vapor): Ein Gas, das von einer Substanz stammt, die bei diesem Druck und dieser Temperatur eigentlich flüssig oder fest ist (wie Wasserdampf oder Jod).
Die Atmosphäre: Eine gasförmige Schicht, die aus einer Mischung verschiedener Gase besteht.
Luftdruck: Der Druck der Atmosphäre, der aufgrund seines Gewichts auf die Oberfläche von Körpern wirkt, die mit ihr in Berührung stehen.
Expansion: Die Zunahme des Volumens, die ein Körper erfährt, wenn die Temperatur steigt.
Die physikalischen Gasgesetze
Boyle-Mariotte-Gesetz: Bei konstanter Temperatur ist das Volumen einer bestimmten Gasmasse umgekehrt proportional zum Druck.
Formel: P1 * V1 = P2 * V2
Erstes Gesetz von Gay-Lussac: Wenn der Gasdruck konstant bleibt, ist das Volumen einer festen Gasmasse direkt proportional zur absoluten Temperatur.
Formel: V1 / T1 = V2 / T2
Zweites Gesetz von Gay-Lussac: Wenn das Volumen eines Gases konstant bleibt, ist der Druck einer festen Gasmasse direkt proportional zur absoluten Temperatur.
Formel: P1 / T1 = P2 / T2
Kombiniertes Gasgesetz: Bei einer gegebenen Gasmasse verändern sich die Bedingungen von Druck, Volumen und Temperatur gleichzeitig.
Formel: (P1 * V1) / T1 = (P2 * V2) / T2
Modelle und kinetische Gastheorie
Modell: Eine Abstraktion der Realität, die eine vereinfachte Darstellung ermöglicht.
Das kinetische Modell von Gasen
- Temperaturerhöhung: Wenn ein Gas erhitzt wird, steigt seine Temperatur. Die Gasteilchen gewinnen an Energie und bewegen sich schneller.
- Druckausübung: Wenn ein Gas in einem Behälter eingeschlossen ist, bewegen sich die Teilchen ständig und kollidieren wiederholt mit der Behälterwand.
- Raumeinnahme: Gase neigen dazu, das gesamte verfügbare Volumen einzunehmen. Der Abstand zwischen den Gasteilchen ist variabel; dehnt sich das Gas aus, entfernen sich die Teilchen voneinander.
Die kinetische Theorie der Materie
- Materie besteht aus winzigen Teilchen, die man mit bloßem Auge nicht sehen kann.
- Die Teilchen befinden sich in ständiger, zufälliger Bewegung.
Grafische Darstellung und Zustandsänderungen
Zustandsdiagramm: Die grafische Darstellung der Temperatur über die Zeit.
Schmelzpunkt: Die Temperatur, bei der ein Stoff vom festen in den flüssigen Zustand übergeht (und umgekehrt).
Siedepunkt: Die Temperatur, bei der ein Stoff vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht (und umgekehrt).
Arten der Zustandsänderungen
- Von fest zu flüssig: Schmelzen (Fusion).
- Von flüssig zu gasförmig: Verdampfen / Sieden.
- Von flüssig zu gasförmig (Oberfläche): Verdunstung.
- Von fest zu gasförmig: Sublimation.
Verdunstung: Diese tritt auf, wenn die Verdampfung bei jeder Temperatur und nur an der freien Oberfläche der Flüssigkeit stattfindet.