Zustandsänderungen von Wasser: Schmelzen, Verdampfen & Sieden

Zustandsänderungen von Stoffen

Wenn sich ein Körper durch Zufuhr oder Entzug von Wärme von einem Zustand in einen anderen bewegt, sagen wir, dass sich sein Zustand geändert hat. Im Fall von Wasser schmilzt Eis, wenn es erwärmt wird, und flüssiges Wasser verdampft, wenn es weiter erwärmt wird. Auch andere Stoffe ändern ihren Zustand, wenn sich die Bedingungen ändern, unter denen sie vorliegen. Neben der Temperatur beeinflusst auch der Druck den Zustand eines Stoffes.

Schmelzen: Vom Feststoff zur Flüssigkeit

Wenn ein Feststoff erhitzt wird, kommt ein Punkt, an dem er flüssig wird. Dieser Vorgang wird als Schmelzen (oder Fusion) bezeichnet. Der Schmelzpunkt ist die Temperatur, bei der ein Feststoff schmilzt. Jeder Stoff hat einen charakteristischen Schmelzpunkt. Zum Beispiel ist der Schmelzpunkt von reinem Wasser 0 °C bei normalem Luftdruck.

Verdampfen und Sieden: Von Flüssigkeit zu Gas

Wenn wir eine Flüssigkeit erwärmen, verwandelt sie sich in Gas. Dieser Vorgang wird als Verdampfung bezeichnet. Wenn die Verdampfung im gesamten Volumen der Flüssigkeit stattfindet und sich Dampfblasen bilden, spricht man vom Sieden. Auch die Siedetemperatur ist für jeden Stoff charakteristisch und wird als Siedepunkt bezeichnet. Der Siedepunkt von Wasser beträgt 100 °C bei normalem Luftdruck.

Teilchenverhalten bei Zustandsänderungen

Der feste Zustand

Im festen Zustand sind die Teilchen angeordnet und führen Schwingungsbewegungen um ihre festen Positionen aus. Wenn wir das Wasser erhitzen, gewinnen die Teilchen Energie und bewegen sich schneller, behalten aber ihre Positionen bei.

Der Schmelzvorgang

Wenn die Temperatur den Schmelzpunkt (0 °C) erreicht, ist die Geschwindigkeit der Teilchen so hoch, dass einige von ihnen die Anziehungskräfte des festen Zustands überwinden und ihre festen Positionen verlassen können. Die Kristallstruktur beginnt allmählich zu zerfallen. Während des gesamten Schmelzvorgangs von Eis bleibt die Temperatur konstant.

Der flüssige Zustand

Im flüssigen Zustand sind die Teilchen nahe beieinander, bewegen sich frei und sind ungeordnet. Wenn wir die Flüssigkeit erwärmen, bewegen sich die Teilchen schneller und die Temperatur steigt. An der Oberfläche der Flüssigkeit findet Verdunstung statt, da einige Teilchen genügend Energie haben, um zu entkommen. Wenn die Temperatur steigt, ist die Anzahl der Teilchen, die entkommen, größer, d.h., die Flüssigkeit verdunstet schneller.

Der Siedevorgang

Wenn die Flüssigkeit den Siedepunkt erreicht, ist die Geschwindigkeit der Teilchen so hoch, dass die Verdampfung nicht nur an der Oberfläche, sondern auch im Inneren stattfindet und die typischen Dampfblasen bildet, die im Wasser aufsteigen. An diesem Punkt wird die zugeführte Energie verwendet, um die Teilchen in den gasförmigen Zustand zu überführen, und die Temperatur der Flüssigkeit ändert sich nicht (100 °C).

Der gasförmige Zustand (Dampf)

Im gasförmigen Zustand (Dampf) bewegen sich die Wasserteilchen frei und nehmen viel mehr Raum ein als im flüssigen Zustand. Wenn wir den Wasserdampf erwärmen, absorbieren die Teilchen Energie, gewinnen an Geschwindigkeit, sodass die Temperatur steigt.