Phasenübergänge: Verdampfen, Kondensation und Sublimation

Verdampfungsenergie: Verdampfen und Sieden

Um die Verdampfung flüssiger Partikel zu erreichen, ist eine ausreichende kinetische Energie erforderlich, um die Anziehungskräfte zwischen den Teilchen zu überwinden. Dadurch lösen sie sich voneinander und bewegen sich unabhängig.

Die Verdampfung kann in zwei Formen auftreten:

• Verdunstung: Tritt bei allen Temperaturen auf, jedoch nur an der Oberfläche der Flüssigkeit. Sie verläuft schneller bei steigender Temperatur oder sinkendem Druck. Manche Flüssigkeiten verdunsten schneller als andere, da sie flüchtiger sind.
• Sieden: Findet im gesamten Volumen der Flüssigkeit statt, jedoch nur bei einer spezifischen Temperatur, dem Siedepunkt. Dieser ist ein charakteristisches Merkmal jeder reinen Substanz und hängt vom Druck ab (steigender Druck erhöht den Siedepunkt).

Kondensation oder Verflüssigung

In einem Gas bewegen sich die Teilchen weit auseinander und unabhängig voneinander, abgesehen von gelegentlichen Zusammenstößen, bei denen sie wie Billardkugeln abprallen. Entzieht man dem Gas Wärme, sinkt die kinetische Energie und damit die Temperatur.

Bei weiterer Wärmeabfuhr sinkt die Energie so weit, dass die Teilchen nicht mehr voneinander abprallen, sondern durch Anziehungskräfte zusammengehalten werden. Sie gehen in den flüssigen Zustand über. Während dieses Prozesses bleibt die Temperatur konstant, da die Energieabgabe durch den Phasenwechsel kompensiert wird. Diese Temperatur entspricht dem Siedepunkt der jeweiligen Substanz.

Sublimation

Die Sublimation (oder direkte Sublimation) ist vergleichbar mit dem Schmelzvorgang. Der Unterschied besteht darin, dass die Teilchen die kohäsiven Kräfte des festen Gitters direkt überwinden und in den gasförmigen Zustand übergehen, ohne den flüssigen Zustand zu durchlaufen.

Obwohl theoretisch alle Stoffe sublimieren können, erfordert dies bei den meisten Substanzen spezifische Temperatur- und Druckbedingungen, die im Alltag selten erreicht werden. Nur wenige Stoffe, wie Kohlendioxid und Naphthalin, sublimieren bei normalem atmosphärischem Druck. Für die meisten anderen Stoffe tritt die Sublimation nur bei sehr niedrigen Drücken auf (siehe Abschnitt über Phasendiagramme).