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Die Autor*innen
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André Otto
Flüssigkeiten
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Flüssigkeiten Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Flüssigkeiten kannst du es wiederholen und üben.
  • Nenne alle Elemente, die bei Raumtemperatur (20°C) flüssig sind.

    Tipps

    Gallium kann nur bei Thermometern verwendet werden, die hohe Temperaturen messen sollen.

    Lösung

    Chlor und Brom sind Halogene. Während Brom bei Raumtemperatur flüssig ist, ist Chlor jedoch gasförmig.

    Gallium schmilzt bei etwa 30°C. Definiert man die Raumtemperatur mit 20°C, ist Gallium also nicht flüssig, sondern fest. Der Schmelzpunkt von Cäsium liegt mit etwa 28°C ebenfalls höher als 20°C, damit ist auch dieses Element bei Raumtemperatur fest.

    Quecksilber ist somit das einzige Metall, das bei Raumtemperatur flüssig ist. Es wird erst bei -39°C fest.

  • Ermittel die dynamischen Viskosität der Flüssigkeiten.

    Tipps

    Schmieröl sorgt dafür, dass die Reibung zwischen Oberflächen sehr gering ist. Wie wäre das bei Honig?

    Lösung

    Die Viskosität einer Flüssigkeit beschriebt die Zähflüssigkeit in einer physikalischen Größe. Dies wird gemessen, indem zwischen zwei Platten eine Schicht der Flüssigkeit mit einer ganz bestimmten Dicke gegeben wird. Dann wird gemessen, wie viel Kraft nötig ist, um die beiden Platten gegeneinander zu verschieben. Wie du dir sicher denken kannst, ist die nötige Kraft bei Honig sehr hoch. Honig ist sehr klebrig und zähflüssig.

    Glycerin ist ein Stoff, der bei vielen kosmetischen Cremes und Salben zum Einsatz kommt. Es handelt sich um eine zähe Flüssigkeit, die diesen Produkten die gewünschte Konsistenz verleiht. Es ist deutlich viskoser als Wasser.

    Schmieröl wird benutzt, um die Reibung zwischen zwei Oberflächen möglichst gering zu halten. Daher werden alle beweglichen Metallteile, die an anderen Metallteilen reiben können, mit Schmieröl eingerieben. Dies zeigt schon die geringe Viskosität, die noch unter der von Wasser liegt.

  • Beurteile, welche Verbindungen bei Raumtemperatur flüssig sind.

    Tipps

    Größere Moleküle haben in der Regel einen höheren Schmelzpunkt.

    Lösung

    Die Wechselwirkungen zwischen den Molekülen, Atomen oder Ionen bestimmen, in welchem Temperaturbereich die Verbindung flüssig ist. Im flüssigen Zustand bestehen schwache Bindungen zwischen den Molekülen. Die Energie der Umgebungstemperatur reicht jedoch aus, um diese Bindungen aufzubrechen. Die Teilchen können sich daher bewegen. Da jedoch ständig neue Bindungen geknüpft werden, entfernen sich die Teilchen nicht weit voneinander.

    Je stärker daher die Wechselwirkungen zwischen den Teilchen, desto mehr Energie wird benötigt, um die Bindungen brechen zu können. Bei starken Wechselwirkungen muss die Temperatur daher höher liegen, wenn eine Verbindung im flüssigen Zustand vorliegen soll.

    Da größere Moleküle stärkere Wechselwirkungen miteinander eingehen können, liegen diese bei Raumtemperatur in der Regel nicht als Flüssigkeit, sondern als Feststoff vor. Die beiden dargestellten Fettsäuren Laurinsäure und Palmitoleinsäure sind daher bei Raumtemperatur fest.

    Die übrigen Verbindungen sind hingegen flüssig, da es sich um kleine Moleküle mit geringeren Wechselwirkungen untereinander handelt.

  • Erschließe die Temperaturabhängigkeit der Oberflächenspannung.

    Tipps

    Einige Sätze enthalten die gleiche Aussage.

    Lösung

    Die Wechselwirkungen zwischen den Teilchen bestimmen die Größe der Oberflächenspannung. Große Wechselwirkungen bedeuten eine große Oberflächenspannung.

    Eine höhere Temperatur bewirkt, dass sich die Teilchen in der Flüssigkeit schneller bewegen. Sie können daher weniger stark miteinander wechselwirken. Kaum kommen zwei Teilchen sich so nahe, dass sich zwischen ihnen eine bindende Wechselwirkung aufbaut, so entfernen sie sich auch schon wieder voneinander.

    Bei niedrigen Temperaturen sind die Teilchen unbeweglicher, sie kommen sich daher näher und die bindenden Wechselwirkungen zwischen ihnen sind groß. Dies hat auch eine große Oberflächenspannung zur Folge. Daher ist die Oberflächenspannung bei höheren Temperaturen geringer als bei niedrigeren Temperaturen.

  • Definiere den Begriff Oberflächenspannung.

    Tipps

    Hat eine Kugel eine größere oder eine kleinere Oberfläche als ein Würfel?

    Lösung

    Die Oberflächenspannung resultiert aus der Struktur von Flüssigkeiten. Die Moleküle oder Atome werden in Flüssigkeiten durch unterschiedliche Wechselwirkungen zusammengehalten. Diese sind jedoch relativ schwach. Die Energie der Umgebungstemperatur reicht aus, um die Teilchen immer wieder voneinander zu lösen. Dadurch können sich die Teilchen in der Flüssigkeit bewegen, denn sie werden ja nicht mehr so stark von den Nachbarn festgehalten. So entstehen aber auch ständig neue Wechselwirkungen zwischen Teilchen, die sich nahe kommen. Die Teilchen entfernen sich also nicht so weit voneinander wie im gasförmigen Zustand.

    An der Oberfläche der Flüssigkeit können die Teilchen mit weniger Nachbarteilchen wechselwirken. Dies ist ungünstig, daher ist es am besten, wenn eine Flüssigkeit eine möglichst geringe Oberfläche hat. So können möglichst viele Teilchen möglichst viele Wechselwirkungen ausbilden. Eine Flüssigkeit wird daher, wenn keine anderen Kräfte wie die Schwerkraft auf sie einwirken, eine Kugel bilden.

    Um diese ideale Form mit geringer Oberfläche zu verändern, muss Energie aufgewendet werden. Daher erscheinen die Oberflächen von Flüssigkeiten verfestigt.

  • Vergleiche den flüssigen mit dem gasförmigen und festen Zustand.

    Tipps

    Je genauer vorhergesagt werden kann, an welcher Stelle sich ein Teilchen befindet, desto höher ist die Ordnung.

    Lösung

    Im gasförmigen Zustand bestehen wenig Wechselwirkungen zwischen den Teilchen. Sie sind daher weit voneinander entfernt und bewegen sich sehr schnell.

    Kühlt man das Gas ab, so bewegen sich die Teilchen langsamer. Sie kommen sich dabei näher. Daher können nun Wechselwirkungen zwischen den Teilchen Bindungen aufbauen, die die Teilchen zusammenhalten. Wenn die Teilchen nah beieinander sind, sind die Wechselwirkungen groß. Die Teilchen halten sich gegenseitig fest. Sie bewegen sich daher viel langsamer. Die Teilchen richten sich so gegeneinander aus, dass die Wechselwirkungen am größten sind. Es liegt also eine gewisse Ordnung zwischen den Teilchen vor, die durch die Wechselwirkungen erst möglich ist.

    Im festen Zustand ist die Temperatur so niedrig, dass sich die Teilchen nur wenig bewegen. Die Wechselwirkungen sind nun am größten und die Teilchen sehr nah aneinander. Nun kann für jedes Teilchen eine genaue Position bestimmt werden, daher ist die Ordnung in diesem Zustand am größten.

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