Die Aggregatzustände im Teilchenmodell

In diesem Video geht es um die Aggregatzustände im Teilchenmodell.
Beim Teilchenmodell handelt es sich nicht um eine Abbildung der Wirklichkeit, wie das etwa bei einem Modellflugzeug oder einem Modellauto der Fall ist, sondern es ist ein Denkmodell. Das hilft uns dabei, einen realen und relativ schwierigen Sachverhalt besser und auch einfach zu verstehen.
Beim Teilchenmodell gehen wir davon aus, dass unsere Stoffe aus submikroskopischen Teilchen bestehen. Das klingt erst mal kompliziert, bedeutet aber nur, dass diese Teilchen sehr sehr klein und nicht weiter teilbar sind. Diese Teilchen können wir uns auch vereinfacht als Kugeln vorstellen. Das sieht dann so aus wie in diesen 3 Bildern hier. Weiterhin gehen wir davon aus, dass alle Stoffteilchen in Bewegung sind und je größer die Temperatur, desto größer ist die kinetische Energie. Also je größer die Temperatur, desto schneller sind diese Teilchen auch. Weiterhin gilt, je kleiner der Abstand, desto größer ist die Anziehung zwischen diesen verschiedenen Teilchen. Also je näher sich 2 Kugeln kommen, desto stärker ziehen diese sich auch an. Man kennt das auch als Kohäsionskraft oder auch als Van-der-Waals-Kraft.

Gut, dann schauen wir uns die 3 Aggregatzustände noch mal an. Das sind die 3 Bilder hier in der Mitte. Und als 1. gibt es den festen Aggregatzustand, der wird abgekürzt mit einem kleinen s. Es gibt den flüssigen Aggregatzustand, abgekürzt mit einem kleinen l. Und es gibt den gasförmigen Zustand, abgekürzt mit einem kleinen g.
Beim gasförmigen Zustand haben die Teilchen einen sehr großen Abstand zueinander, das sieht man hier schon. Und sie haben die höchste Bewegungsenergie. Zwischen den Teilchen wirken nur noch schwache Kohäsionskräfte, also es ist nur eine recht schwache Anziehung vorhanden. Daraus resultiert, dass unser Gas das komplette Volumen in einem Gefäß, in dem es sich befindet, irgendwie ausnutzen wird. Und wir können sagen, es hat keine feste Form und auch kein festes Volumen. Wenn die Temperatur hier sinkt, nimmt der Abstand irgendwie ab, in dem zufolge werden die Anziehungskräfte zwischen den verschiedenen Teilchen zunehmen.
Wir kommen dann zum flüssigen Aggregatzustand. Hier haben wir keine bestimmte Form, wie das schon beim Gas war. Also eine Flüssigkeit wird immer die Form des Gefäßes irgendwo annehmen. Also wir haben 100ml in einer Flasche, gießen das in ein Glas, es hatte vorher die Form der Flasche und wird danach die Form des Glases haben. Aber, wenn in der Flasche 100ml waren, werden auch im Glas dann 100ml sein, wenn wir nichts verschütteten. Und das bedeutet, wir haben ein festes Volumen.
Gehen wir dann noch weiter zum festen Zustand über, senken die Temperatur also noch weiter ab. Die Bewegungsenergie wird immer geringer. Es gibt nur noch ganz geringe Bewegungen bis zum absoluten Nullpunkt, wo es nur noch eine Schwingung um die Mittellage gibt, eine Art pulsieren sozusagen. Und hier können wir sagen, dass wir sowohl eine feste Form haben als auch ein festes Volumen. Also wenn wir einen Zuckerwürfel in ein Glas reinwerfen, wird er danach, sofern wir nicht zu doll geworfen haben, immer noch dieselbe Form haben. Und auch dasselbe Volumen.

Ok, das wären so die kleinen Eigenarten der verschiedenen Aggregatzustände und wir schauen uns jetzt noch mal an, wie man zwischen diesen Aggregatzuständen hier und her schalten kann quasi, bzw. wie man vom festen Zustand in den flüssigen und in den gasförmigen usw. kommt.

Wir gehen davon aus, wir haben einen festen Körper vorliegen, nehmen wir einfach mal einen Eiswürfel, also einen Eisblock und wir führen Wärme zu und schmelzen diesen. Und haben danach Wasser. Also, wir sind vom festen Zustand zum flüssigen Zustand über die Operation des Schmelzens. Wir mussten Wärme zufügen, dem zufolge können wir sagen, die blaue Farbe heißt, es handelt sich um einen endothermen Prozess. Wenn wir hier das Wasser noch weiter erwärmen, also noch mehr Wärme zugeben, werden wir es verdampfen. Also die Operation vom flüssigen zum gasförmigen Aggregatzustand zu kommen, heißt Verdampfen. Es gibt auch die Möglichkeit, direkt vom festen zum gasförmigen Zustand zu kommen, das ist zum Beispiel bei Trockeneis der Fall, CO2, da existiert unter Normalbedingung kein flüssiger Zustand. Da nennt man das ganze Sublimation.
Gut jetzt gehen wir den Weg zurück. Während wir hier immer Wärme zufügen mussten, werden wir jetzt für den Rückweg Wärme abführen müssen sozusagen. Und es handelt sich dabei um einen exothermen Prozess. Wenn wir ein Gas weiter abkühlen, dann wird es irgendwann flüssig und diesen Vorgang nennt man kondensieren oder Kondensation. Wenn man diese Flüssigkeit noch weiter abkühlt, das irgendwann ein Feststoff bei rum kommt, dann nennt man das "Erstarren" oder auch "Gefrieren", je nachdem. Und es gibt natürlich auch wie hier die Sublimation die Möglichkeit direkt vom gasförmigen Zustand zum festen Zustand zu kommen, und das ist relativ einfach zu merken, weil dieses Wort nur die Vorsilbe Re, für „das Gegenteil“, hat und Resublimation heißt.

Ok, damit hätten wir das Teilchenmodell kennengelernt und auch ein paar Möglichkeiten, wie man zwischen den verschiedenen Aggregatzuständen hin und her wechseln kann.
Ich hoffe, es wahr halbwegs verständlich und wünsche noch viel Spaß beim Lernen.