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Physik 3

Kapitel 02 - Wärmelehre - Teil 4a - Die Aggregatzustände + Anomalie des Wassers

Teil 4a Wärme verändert die Stoffe -

           Die Aggregatzustände

 

m1) Die Aggregatzustände fest, flüssig und gasförmig

m2) Zusammenhang zwischen Temperatur und Druck

m3) Zusammenhang zwischen Temperatur und Volumen - Die Wärmeausdehnung

n) Die Anomalie des Wassers

 

 

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Teil 4a Wärme verändert die Stoffe - Die Aggregatzustände
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m1) Die Aggregatzustände fest, flüssig und gasförmig
m2) Zusammenhang zwischen Temperatur und Druck
m3) Zusammenhang zwischen Temperatur und Volumen - Die Wärmeausdehnung
n) Die Anomalie des Wassers
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Ph3 - Kap. 02 Wärmelehre - Teil 4 m-n Wä
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m1) Die Aggregatzustände fest, flüssig und gasförmig

 

Lade das obenstehende Bild herunter und drucke es aus. (rechte Maustaste: "Bild speichern unter ...")

Schneide dann die drei Gläser rechts („Gas“, Liquid“ und „Solid“) aus und klebe sie über die leeren Gläserauf deinem Ausdruck.

Ordne folgende Begriffe den Pfeilen zu: Schmelzen - Kondensieren - Verdampfen - Erstarren - (Sieden, Verdunsten) - Sublimieren - Resublimieren (Kondensieren)

Ordne die Begriffe richtig in die Kästchen ein! Eine Vorlage findest du im Kästchen „Festkörper“!
flüssig - gasförmig - gaseous   - liquid - (g) - (l) B: Wachs(l) = flüssiges Wachs B: Wachs(g) = gasförmiges Wachs

Bearbeite im BuchS. 29 Ü 1-3 und S. 31 Ü 5

 

Fest und flüssig  - sieh dir nur die ersten 50 Sekunden an!

m2) Zusammenhang zwischen Temperatur und Druck

 

Beim Sieden findet man einen Zusammenhang zwischen Temperatur und Druck!

Beispiele:

Auf hohen Bergen siedet („kocht“) das Wasser bereits bei 80°C, weil der Luftdruck geringer ist.

Im Druckkochtopf („Kelomat“) kocht Wasser erst bei ca. 116°C, weil der Druck die Entwicklung von Dampfblasen behindert.

Kühlwasser im Auto steht unter Druck, damit es erst bei ca. 120°C zu kochen beginnt.

 

Durch Druckerhöhung über einer Flüssigkeit erhöht sich auch der Siedepunkt.

B „Kelomat“: Das Wasser siedet erst bei ca. 116°C.

Umgekehrt siedet Wasser bei Druckverminderung (z. B. auf hohen Bergen) schon unter dem Normalsiedepunkt von 100°C.

 

Der Aggregatzustand eines Körpers hängt also vom Druck und von der Temperatur ab!

 

 

 

 

m3) Zusammenhang zwischen Temperatur und Volumen - Die Wärmeausdehnung

Beispiele:

Fernwärmeleitungen haben in regelmäßigen Abständen Dehnungsschleifen. (z. B in Linz beim Cineplexx-Kino)

Werden passgenaue Teile in Maschinen überhitzt, können Schäden entstehen. So kann z. B. der Kolben eines Verbrennungsmotors im Zylinder stecken bleiben, wenn das Kühlsystem ausfällt. Der Kolben dehnt sich durch die erhöhte Temperatur stärker aus als geplant.

Im Sommer dehnen sich große Brücken etwas aus. Abhilfe: Man baut am Anfang und am Ende eine Dehnfuge ein.

Bei großen Gebäuden (Schulen, Firmen, …) werden ebenfalls Dehnfugen eingebaut. Suche in Schulen, Krankenhäusern, … nach Stellen, wo bewusst eine Art Riss in Wand und Boden eingebaut wurde.

 

Bei Wärmezufuhr schwingen die Teilchen eines Körpers heftiger. Daher benötigen sie mehr Platz und der Körper dehnt sich aus. (Die Masse ändert sich dabei nicht!)

Kühlt man den Körper ab, entsteht der umgekehrte Effekt; sein Volumen wird kleiner.

Ausnahme: Wasser dehnt sich beim Abkühlen ab einer bestimmten Temperatur wieder aus. Dieses Phänomen nennt man „Anomalie des Wassers“. 

 

 

 

 

 

n) Die Anomalie des Wassers

Wasser benimmt sich „anomal“, also anders als die übrigen Stoffe. Normalerweise dehnen sich feste, flüssige und gasförmige Stoffe bei Erwärmung aus und ziehen sich bei Abkühlung zusammen. Je mehr sich Körper abkühlen, desto größer wird ihre Dichte.

Das Wasser hat aber schon bei 4°C seine größte Dichte, das heißt, seine kleinste Ausdehnung. Beim Gefrieren nimmt das Wasservolumen um 1/11 zu. Das Eis schwimmt und schützt das darunter liegende Wasser vor Kälte. (Lies im Buch auf Seite 30 unten weiter!)

 

Auswirkungen der Anomalie des Wassers:

a) Natur

+ Wassertiere können im Winter überleben, weil Flüsse und Seen von oben her, aber nicht bis auf den Grund zufrieren.

- Eis kann mit seiner Sprengwirkung im Laufe von Jahrtausenden ganze Berge abtragen

 

b) Im Haushalt

- Legt man mit Wasser gefüllte Glasflaschen in das Gefrierfach, bersten sie. Wasserrohrbrüche durch gefrierendes Wasser.

 

c) Bei Bauwerken, Straßen

- Frostschäden auf Straßen und bei Bauwerken

   

Anomalie des Wassers (1:30 Minuten)

 

Anomalie des Wassers (1:30 Minuten)

 

Anomalie des Wassers (5 Minuten) inkl. Diagramm und Erklärung "Dichte"