Physik · Klasse 5–6 · aktualisiert
Aggregatzustände: Teilchenmodell und Übergänge
Fest, flüssig, gasförmig: Du erkennst die Zustände an Form und Volumen und lernst ihre Übergänge kennen.
0 von 13 Aufgaben gelöst
Kurz gesagt
Die drei klassischen Aggregatzustände sind fest, flüssig und gasförmig. Ein Feststoff behält Form und Volumen, eine Flüssigkeit nur ihr Volumen; ein Gas füllt den verfügbaren Raum. Schmelzen, Verdampfen und weitere Übergänge ändern den Zustand, aber nicht den Stoff.
Ein Stoff kann fest, flüssig oder gasförmig sein. Welcher Aggregatzustand vorliegt, hängt vor allem von der Temperatur und vom Druck ab. Bei einem Zustandswechsel bleibt es derselbe Stoff: Eis, flüssiges Wasser und Wasserdampf bestehen weiterhin aus Wasserteilchen. Auf dieser Seite lernst du die drei Zustände und ihre Übergänge kennen.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
4 Abschnitte
Du kannst die Zustände an Form und Volumen unterscheiden. Volumen bedeutet: wie viel Raum eine Stoffportion einnimmt. Ein Liter flüssiges Wasser nimmt in einer Flasche eine andere Form an als in einer Schüssel. Seine Stoffmenge und sein Volumen ändern sich beim Umfüllen unter gleichen Bedingungen nicht.
Ein Gas besitzt weder eine eigene Form noch ein festes Volumen. Es verteilt sich im verfügbaren Raum und lässt sich stärker zusammendrücken als eine Flüssigkeit oder ein Feststoff.
Definition
Aggregatzustand
Der Aggregatzustand ist die physikalische Erscheinungsform eines Stoffes. Die drei klassischen Aggregatzustände heißen fest, flüssig und gasförmig.
| Aggregatzustand | Form | Volumen | Beispiel Wasser |
|---|---|---|---|
| fest | eigene, feste Form | bestimmtes Volumen | Eiswürfel |
| flüssig | nimmt die Gefäßform an | bestimmtes Volumen | Wasser im Glas |
| gasförmig | füllt den verfügbaren Raum | kein bestimmtes Volumen | Wasserdampf |
Teste dich
Das Teilchenmodell beschreibt Stoffe als Ansammlungen kleinster Teilchen. Die gezeichneten Kreise sind Zeichen für winzige Bausteine, keine Stücke, die wie der sichtbare Stoff aussehen.
Im Feststoff liegen Teilchen dicht beieinander und schwingen um feste Plätze. In einer Flüssigkeit liegen sie ebenfalls nahe beieinander, können aber Plätze wechseln. Die Anziehung hält die Flüssigkeit zusammen. Im Gas sind die Abstände groß; die Teilchen bewegen sich frei. Ihre Stöße gegen Gefäßwände erzeugen Druck.
Ein Zustandswechsel verändert den Zustand des Stoffs. Schmelzen und Erstarren, Verdampfen und Kondensieren sowie Sublimieren und Resublimieren sind jeweils Gegenrichtungen. Schmelzen, Verdampfen und Sublimieren benötigen Energie. Erstarren, Kondensieren und Resublimieren geben Energie ab.
Merke: Beim Erwärmen bewegen sich die Teilchen im Mittel schneller. Dabei werden die Teilchen nicht größer. Es verändern sich ihre Bewegung, ihre Anordnung und ihre mittleren Abstände.
Beispiel
- 1Verdampfen: Beim Erwärmen nimmt die Bewegung der Wasserteilchen zu.
- 2Beim Übergang in den gasförmigen Zustand lösen sie sich aus der Flüssigkeit und verteilen sich mit wesentlich größeren mittleren Abständen.
- 3Die einzelnen Wasserteilchen wachsen dabei nicht.
| Von | Nach | Bezeichnung | Beispiel |
|---|---|---|---|
| fest | flüssig | Schmelzen | Ein Eiswürfel wird zu Wasser. |
| flüssig | fest | Erstarren | Wasser gefriert zu Eis. |
| flüssig | gasförmig | Verdampfen | Wasser wird zu Wasserdampf. |
| gasförmig | flüssig | Kondensieren | Wasserdampf bildet Tropfen. |
| fest | gasförmig | Sublimieren | Gefrorenes Wasser in Wäsche geht bei Frost allmählich in die Luft über. |
| gasförmig | fest | Resublimieren | Wasserdampf wird unmittelbar zu Eiskristallen, etwa bei Raureif. |
Teste dich
Beim Erwärmen steigt die Temperatur eines Stoffes zunächst an. Bei einem reinen Stoff und gleichbleibendem Druck kann sie während des Schmelzens oder Siedens gleich bleiben. Die weiter zugeführte Energie verändert dann den Zustand: Beim Schmelzen löst sich die feste Ordnung; beim Sieden trennen sich die Teilchen stärker. Nach dem vollständigen Übergang kann die Temperatur wieder steigen. Gemische können über einen Temperaturbereich schmelzen oder sieden.
Reines Wasser siedet bei normalem Luftdruck von ungefähr einem Bar bei etwa 100\,^\circ\mathrm{C}. Während des Siedens bleibt seine Temperatur bei gleichbleibendem Druck ungefähr konstant.
Sieden findet an der Siedetemperatur in der gesamten Flüssigkeit statt; dabei entstehen Gasblasen. Verdunsten geschieht schon darunter an der Oberfläche.
Besonders schnelle Teilchen verlassen beim Verdunsten die Flüssigkeit. Die übrigen besitzen danach im Mittel weniger Bewegungsenergie; die Flüssigkeit kühlt ab. Das heißt Verdunstungskälte.
Beispiel
- 1Bei normalem Luftdruck erwärmt sich reines Eis bis ungefähr 0\,^\circ\mathrm{C}.
- 2Während es schmilzt, liegen Eis und flüssiges Wasser nebeneinander vor.
- 3Zugeführte Energie ermöglicht das Schmelzen; die Temperatur bleibt zunächst ungefähr bei 0\,^\circ\mathrm{C}.
- 4Ist das Eis vollständig geschmolzen, kann sich das flüssige Wasser weiter erwärmen.
Beispiel
- 1Nasse Haut fühlt sich kühl an, obwohl das Wasser nicht siedet.
- 2Wasser verdunstet an der Oberfläche und entzieht der Haut Energie.
- 3Deshalb sinkt ihre Temperatur.
Teste dich
Schmelz- und Siedetemperaturen gelten nur bei einem bestimmten Druck. Sinkt der Umgebungsdruck, sinkt bei Wasser auch die Siedetemperatur. Auf einem hohen Berg kocht es daher bei niedrigerer Temperatur als auf Meereshöhe. Im Druckkochtopf führt höherer Druck zu einer höheren Siedetemperatur.
Dichte sagt, wie viel Masse in einem bestimmten Raum steckt. Eis hat bei gleicher Masse mehr Platzbedarf als flüssiges Wasser. Es ist weniger dicht und schwimmt. Reines flüssiges Wasser hat bei etwa 4\,^\circ\mathrm{C} seine größte Dichte.
Merke: Eine Temperaturangabe für einen Zustandswechsel ist ohne die zugehörige Druckbedingung unvollständig.
Teste dich
Alles auf einen Blick
Aggregatzustände
Fest
eigene Form und bestimmtes Volumen
Flüssig
Gefäßform und bestimmtes Volumen
Gasförmig
füllt den verfügbaren Raum
Teilchenbild
Bewegung, Anordnung und Abstände ändern sich
Übergänge
Schmelzen, Erstarren, Verdampfen, Kondensieren, Sublimieren und Resublimieren
Druck
beeinflusst die Siedetemperatur
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Ein gefrorenes Tuch im Winter
- 1Ein draußen hängendes Tuch ist bei Frost zunächst mit festem Wasser durchsetzt.
- 2Später wird es trockener, obwohl das Eis nicht geschmolzen ist.
- 3Festes Wasser geht direkt in gasförmiges Wasser über: Das heißt Sublimieren.
- 4Die Wasserteilchen bleiben Wasserteilchen; sie entfernen sich voneinander und verteilen sich in der Luft.
Fehler finden
Raureif am Fenster erklären In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 3Die Teilchen werden nicht selbst zu sichtbaren Kristallen. Sie ordnen sich zu festem Eis an; das einzelne Wasserteilchen bleibt erhalten.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
Der Übergang von fest zu flüssig heißt . Flüssig zu fest heißt . Von flüssig zu gasförmig gelangt ein Stoff durch . Der umgekehrte Übergang heißt Kondensieren. Fest zu gasförmig heißt Sublimieren. Gasförmig zu fest heißt Resublimieren.
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
Übung mit Feedback