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Materie erfährt Zustandsänderungen oder Übergänge von einem Zustand in einen anderen. Als nächstes sehen wir, was diese Zustandsänderungen sind. Die bekanntesten sind die sechs, die Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase betreffen, aber wir müssen auch Plasma betrachten, das ein Aggregatzustand ist, für den es acht Aggregatzustandsänderungen gibt.
Warum Zustandsänderungen auftreten
Zustandsänderungen treten auf, wenn sich die Temperatur oder der Druck eines Systems ändert. Steigt die Temperatur oder der Druck, nimmt auch die Wechselwirkung zwischen den Molekülen zu. Wenn der Druck zunimmt oder die Temperatur abnimmt, können sich die Atome und Moleküle leichter zu stabileren Strukturen organisieren. Wenn der Druck abnimmt, neigen die Atome und Moleküle dazu, sich voneinander wegzubewegen.
Zum Beispiel schmilzt Eis bei atmosphärischem Druck, wenn die Temperatur steigt. Wenn die Temperatur konstant gehalten wird, aber der Druck gesenkt wird, wird ein Punkt erreicht, an dem das Eis in einem Prozess namens Sublimation in Dampf übergeht.
1. Fusion (fest → flüssig)
Dieses Beispiel zeigt einen Eiswürfel, der mit zunehmender Temperatur von festem Wasser zu flüssigem Wasser schmilzt. Schmelzen ist der Vorgang, bei dem ein Stoff von einem festen in einen flüssigen Zustand übergeht .
2. Erstarrung (flüssig → fest)
In diesem Beispiel sehen wir die Umwandlung einer gesüßten Sahne in Eiscreme, die sich von flüssig in fest verwandelt. Erstarrung ist der Vorgang, bei dem ein Stoff von seinem flüssigen in einen festen Zustand übergeht . Alle Flüssigkeiten, mit Ausnahme von Helium, verfestigen sich, wenn die Temperatur niedrig genug ist.
3. Verdampfung (flüssig → gasförmig)
Dieses Bild zeigt den Prozess des Übergangs von flüssigem Wasser zu Dampf (eigentlich sehen wir kleine Tröpfchen flüssigen Wassers, die in der Luft kondensieren, da Wasserdampf transparent ist). Verdampfung oder Verdunstung ist der Vorgang, bei dem ein Stoff vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht .
4. Kondensation (Gas → Flüssigkeit)
Das Bild zeigt den Prozess der Kondensation von Wasserdampf in der Luft zu Tautropfen, wenn die Temperatur sinkt. Kondensation ist die Änderung des Aggregatzustands von der Gasphase in die flüssige Phase .
5. Abscheidung oder Kondensation (Gas → Feststoff)
Die Spiegel werden durch Aufdampfen von Silber auf eine Glasoberfläche hergestellt, ein Prozess, der in einer Vakuumkammer stattfindet. Der Silberdampf wird zu einer festen Schicht auf dem Glas. Abscheidung oder Kondensation ist der Übergang vom gasförmigen in den festen Zustand.
6. Sublimation (fest → gasförmig)
Trockeneis ist Kohlendioxid (CO 2 ) in festem Zustand. Bei Raumtemperatur und -druck geht Trockeneis von einem festen in einen gasförmigen Zustand über, ohne einen flüssigen Zustand zu durchlaufen. Sublimation ist der Übergang von einem festen in einen gasförmigen Zustand . Ein weiteres Beispiel ist Eis an einem sehr kalten und windigen Tag; Wasser in Form von Eis wird zu Dampf, ohne dass das Eis schmilzt.
7. Ionisation (Gas → Plasma)
Dieses Bild zeigt die Ionisierung von Gasmolekülen, die in der Kugel eingeschlossen sind, indem sie einer elektrischen Potentialdifferenz ausgesetzt werden, die hoch genug ist, dass ein elektrischer Strom fließen kann. Wenn der elektrische Strom zirkuliert, verlieren die Gasmoleküle ein Elektron und werden ionisiert, und das Gas wird zu Plasma.
8. Entionisierung oder Rekombination (Plasma → Gas)
Derselbe Vorgang wie im vorherigen Beispiel findet in einer Neonlichtröhre statt. Durch Abschalten des elektrischen Stroms zur Neonröhre hört die Ionisation des Gases auf und die Elektronen rekombinieren in den Gasmolekülen, die in ihren Zustand vor der Ionisation zurückkehren.
Zustandsänderungen der Materie
Sehen wir uns einen anderen Weg an, um die Zustandsänderungen der Materie aufzulisten.
solide . Feststoffe können zu Flüssigkeiten schmelzen oder zu Gasen sublimieren. Feststoffe entstehen durch Abscheidung oder Kondensation von Gasen oder durch Erstarrung von Flüssigkeiten.
Flüssigkeiten _ Flüssigkeiten können zu Gasen verdampfen oder zu Feststoffen erstarren. Flüssigkeiten entstehen durch Kondensation von Gasen und durch Verschmelzen von Festkörpern.
Benzin . Gase können ionisieren und zu Plasma werden und zu Flüssigkeiten oder Feststoffen kondensieren. Gase entstehen bei der Sublimation von Feststoffen, bei der Verdampfung von Flüssigkeiten und bei der Rekombination von Plasma.
Plasma . Plasma kann rekombinieren, um ein Gas zu bilden. Plasma entsteht durch Ionisation eines Gases.