30 Tage kostenlos testen:
Mehr Spaß am Lernen.

Überzeugen Sie sich von der Qualität unserer Inhalte.

Zustandsänderungen – die drei Aggregatzustände 05:14 min

Textversion des Videos

Transkript Zustandsänderungen – die drei Aggregatzustände

Hallo, findest du das merkwürdig? Hier wird Wäsche auf die Leine gehängt, obwohl es draußen ziemlich kalt ist. Und die Wäsche trocknet trotzdem. Wie kann das sein?

Mit diesem Phänomen wollen wir uns heute beschäftigen. Das Thema dieses Videos sind die Zustandsänderungen zwischen den drei Aggregatzuständen.

Zunächst einmal wiederholen wir die Aggregatzustände und schauen uns an, wie diese im Teilchenmodell dargestellt werden. Du erfährst, wie diese Zustandsänderungen durch Wärme, aber auch durch Druckänderungen beeinflusst werden können. Beginnen wir mit den Zustandsformen.

Die drei Aggregatzustände

Fast jeder Stoff kann in drei Aggregatzuständen vorliegen. Am besten kennen wir dies natürlich bei Wasser. Wasser ist flüssig. Stellen wir es in den Gefriereschrank, wird es zu Eis und somit fest. Wird das Wasser auf über 100 Grad Celsius erhitzt, dann kocht es und das Wasser geht in den gasförmigen Zustand über.

Andere Stoffe kennen wir nur in einem Aggregatzustand, doch auch dieser kann sich ändern. Denke einmal an Materialien wie Glas oder Eisen. Diese können bei sehr hohen Temperaturen flüssig werden und verformt werden.

Schau dir diese Kerze an. Das Wachs ist zunächst fest. Zündest du die Kerze an, wird das Wachs erwärmt und flüssig. Den Wachsdampf kannst du bei einer brennenden Kerze gar nicht sehen.

Um zu erklären, warum Stoffe verschiedene Zustandsformen haben, nutzen wir das Teilchenmodell.

Darstellung im Teilchenmodell

In diesem Modell besteht jedes Material aus kleinen Teilchen. Diese werden im Modell durch Kugeln dargestellt und von verschiedenen Kräften zusammengehalten. Bei Stoffen im festen Zustand sind die Teilchen eng zusammen. Sie sind schwer trennbar. Einen Eisenblock kannst du nicht durchschneiden.

Es gibt auch Stoffe, die fest sind, aber nicht starr. Denke zum Beispiel an ein Gummiband. Elastische Stoffe werden mit elastischen Verbindungen dargestellt. Die Kräfte halten die Stoffe zusammen, sie können sich jedoch dehnen und zusammenziehen.

Im flüssigen Zustand wirken die Kräfte anders. Sie lassen zu, dass die Teilchen sich in ihrer Form verändern, sogar teilen und wieder zusammenfügen können. Im gasförmigen Zustand sind die Teilchen sehr weit voneinander entfernt und bewegen sich frei.

Fast jeder Stoff kann in diesen drei Zuständen existieren. Um diese Zustandsänderung zu erreichen ist aber die Zufuhr oder Abgabe von Wärme nötig.

Zustandsänderung durch Wärme

Ein fester Stoff bleibt bis zum Erreichen des Schmelzpunktes fest. Wird er über diesen Temperaturpunkt erhitzt, so wird er flüssig.

Erhitzen wir weiter, so geht er beim Erreichen des Siedepunktes in den gasförmigen Zustand über. Bei diesem kompletten Vorgang nimmt der Stoff Wärme auf.

Wenn der Stoff umgekehrt die Wärme abgibt, wird der gasförmige Stoff wieder flüssig. Bei weiterem Absinken der Temperatur wird der Stoff fest.

Alle Zustandsänderungen haben genaue Bezeichnungen. Den Übergang vom festen in den flüssigen Zustand nennen wir Schmelzen. Wird der flüssige Stoff gasförmig, sprechen wir vom Verdampfen.

Wird der gasförmige Stoff flüssig, so nennen wir das Kondensieren. Die Zustandsänderung in den festen Zustand bezeichnen wir als Erstarren.

Erinnerst du dich an die trocknende Wäsche im Winter? Zunächst erstarrt das Wasser in der Wäsche. Doch dann scheint es so, als würde es verschwinden.

Es verschwindet aber nicht wirklich, sondern wird gasförmig und steigt auf. Das Wasser ist hier vom festen direkt in den gasförmigen Zustand übergegangen. Diese Zustandsänderung heißt Sublimieren.

Und das ganze funktioniert auch umgekehrt. Wenn man kochendes Wasser im Winter bei sehr niedrigen Temperaturen aus dem Fenster schüttet, dann kann der Wasserdampf direkt zu festem Schnee werden. Diese Zustandsveränderung nennen wir dann Resublimieren.

Einfluss des Drucks auf den Aggregatzustand

Lass uns zum Schluss betrachten, wie Siedepunkt und Schmelzpunkt vom Druck abhängig sind. Der Einfluss des Druckes auf den Zustand wollen wir uns in einem kleinen Experiment anschauen. Dazu nehmen wir uns eine versiegelte Spritze mit beweglichem Kolben.

Diese Spritze ist mit warmem Wasser gefüllt, das eine Temperatur von 80 Grad Celsius hat. Wie du siehst ist das Wasser flüssig und es sind kaum Gasbläschen zu sehen.

Wenn wir nun am Kolben ziehen, entsteht ein Unterdruck und das Wasser fängt schlagartig an zu sieden. Das Wasser ist dabei aber nicht heißer geworden. Nur durch den geringeren Druck fängt das Wasser bei einer niedrigeren Temperatur an zu sieden.

Auf jeden Körper wirkt von außen ein Druck - der Luftdruck. Dieser entsteht durch die Luftsäule, die wir alle über unseren Köpfen haben. Klettert man allerdings ins Hochgebirge, so lastet weniger Luft auf uns und der Luftdruck wird er schwächer. Wenn du hier oben Wasser kochen möchtest, dann beginnt es bereits bei 70 Grad Celsius zu sprudeln.

Zusammenfassung

Sehr gut. Damit kennst du jetzt die drei Aggregatzustände Fest, Flüssig und Gasförmig und weißt, wie sie im Teilchenmodell dargestellt werden.

Die Änderung zwischen diesen Zuständen kannst du auch benennen und du hast gelernt, dass der äußere Luftdruck die Temperaturen der Übergangspunkte beeinflussen kann.

Mit diesem tollen Wissen kannst du nun deine Eltern überraschen! Du kannst ja mal deine Eltern fragen, ob du deine Wäsche im Winter draußen aufhängen kannst. Das wird sie sicherlich vom Hocker reißen!

20 Kommentare
  1. ich kann bei der ersten aufgabe die bilder gar nicht sehen muss ich raten oder was muss ich machen????

    Von Sabine Lobitz, vor 6 Monaten
  2. Zur Übung 4: Es steht nirgendwo, dass dieser Anton im Gebirge ist.

    Von Martina M., vor 6 Monaten
  3. Es war sehr gut erklärt und hat mir den Weg zu einer guten Note gezeigt. :-)

    Von Hartmannmatthias7, vor 6 Monaten
  4. sehr good

    Von Elhamdan, vor 7 Monaten
  5. ä

    Von Elhamdan, vor 7 Monaten
  1. sie erklären sehr gut
    gibt es ein video über: Wärme auf das volumen eines körpers ?

    Von Riengkt, vor 11 Monaten
  2. Gutes Video. War nochmal zu Wiederholung generell hat mir echt geholfen

    Von Ctstaarmann, vor 11 Monaten
  3. Danke ihr habt mein Leben gerettet weiter so .GOTT SEGNE EUCH###

    Von Ephraim B., vor mehr als einem Jahr
  4. @Lwb Richter,
    wenn wir uns an einem Ort befinden, wie dem Toten Meer, welches 428m unter dem Meeresspiegel liegt. Dann würde dort der Siedepunkt des Wassers höher sein ganz wie in einem Dampfdruckkochtopf.

    Von Karsten Schedemann, vor mehr als einem Jahr
  5. Ist der Siedepunkt unter dem Meeresspiegel höher oder niedriger?

    Von Ina R., vor mehr als einem Jahr
  6. Ich habe mal eine Frage

    Von Ina R., vor mehr als einem Jahr
  7. Toll🤩

    Von Hmeyhoefer, vor mehr als einem Jahr
  8. tolles video!

    Von Karina Schulze, vor fast 2 Jahren
  9. toll

    Von Murielle Geiges, vor etwa 2 Jahren
  10. gutes video

    Von Thorsten Trimpe, vor etwa 3 Jahren
  11. Woher nimmt das Wasser/Eis die Energie für das Sublimieren?

    Von Rebecca Schu, vor fast 4 Jahren
  12. vielen dank

    Von Nitak, vor etwa 4 Jahren
  13. @Beate
    Hallo,
    leider ist dies nicht möglich, da die Schokolade sich vorher in kleinere Moleküle zersetzt. Wenn ich die Schokolade in einem Topf immer weiter erhitze wird Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid frei. zurück bleibt ein Bodensatz. Aber leider kein Schokoladendampf.

    Von Karsten Schedemann, vor mehr als 4 Jahren
  14. Ich finde Ihr Video über Aggregatzustände sehr hilfreich
    Aber ich habe noch eine Frage : Kann Schokolade auch gasförmig werden? Es wäre schön, wenn sie mir zurückschreiben würden.

    Von Beate 10, vor mehr als 4 Jahren
  15. Mein Chemietest ist gerettet! Danke :)

    Von Norahaghighi3919, vor fast 5 Jahren
Mehr Kommentare

Zustandsänderungen – die drei Aggregatzustände Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Zustandsänderungen – die drei Aggregatzustände kannst du es wiederholen und üben.

  • Benenne die Aggregatzustände anhand der Molekülstruktur.

    Tipps

    Überlege dir, wie viel Bewegungsfreiheit die Teilchen haben.

    Lösung

    Du siehst vier Bilder mit Molekülen eines Stoffes. Sind diese sehr dicht aneinander angeordnet, ist der Stoff fest und nicht verformbar.

    Haben die Teilchen etwas größere Zwischenräume und können möglicherweise untereinander verschoben werden, spricht man zwar immer noch von einem festen Stoff, dieser ist aber zudem elastisch. Ein Gummiband besteht beispielsweise aus so einem Stoff.

    Flüssige Stoffe erkennst du daran, dass die Teilchen ungeordnet sind und sich frei zueinander bewegen können.

    Das ist bei Molekülen, die sich im Gaszustand befinden, genauso, jedoch besitzen sie so viel Energie, dass sie sich frei im Raum bewegen können. Du erkennst das in dem Bild daran, dass die Moleküle einen großen Abstand zueinander besitzen.

    Zusätzlich zu den drei klassischen Aggregatzuständen gibt es auch noch sogenannte nicht klassische Zustände. Zu diesen gehört beispielsweise der überkritische Zustand, bei dem der flüssige und der gasförmige Zustand nicht mehr unterscheidbar sind.

  • Sortiere die verschiedenen Zustände von Wasser mit steigender Wärmezugabe.

    Tipps

    Überlege dir, was passiert, wenn Wasser in Form von Eis erwärmt wird.

    Lösung

    Wasser kennen wir sehr gut aus dem Alltag, wir haben daher auch schon die Erfahrungen gemacht, wie sich Wasser mit steigender Temperatur verhält.

    Wenn du dir dabei noch unsicher bist, leg ein paar Eiswürfel in einen Kochtopf und schau zu, was passiert, wenn du Wärme zuführst.

    Genau genommen gibt es auch die Möglichkeit, Wasser unter null Grad abzukühlen, ohne dass es gefriert. Genauso existiert auch Wasserdampf in einem Temperaturbereich, in dem er längst kondensieren würde, wenn er könnte.

    Übrigens ist Wasser immer in der Luft enthalten, aber dabei nicht sichtbar. Man spricht von der Luftfeuchtigkeit. Wolken am Himmel bestehen nicht aus Wasserdampf, sondern aus kondensiertem Wasser, also sehr kleinen Wassertröpfchen.

  • Benenne die Zustandsänderungen.

    Tipps

    Fange mit den Zustandsänderungen an, die du aus dem Alltag kennst.

    Lösung

    Alle aufgeführten Zustandsänderungen beschreiben Umwandlungen der Stoffe zwischen den Zuständen fest, flüssig und gasförmig.

    Diese Aufgabe beginnst du am besten mit den Zustandsänderungen, die du aus dem Alltag bereits kennst.

    Das ist zum Beispiel das Schmelzen von Eis oder das Verdampfen von Wasser im Wasserkocher oder Kochtopf.

    Auf diesem Weg kannst du nach und nach alle Begriffe zuordnen.

    Die schwierigsten Begriffe - sublimieren und resublimieren - beschreiben die Änderungen direkt vom festen zum gasförmigen Zustand und umgekehrt.

  • Erkläre das folgende Experiment.

    Tipps

    Erinnere dich daran, was mit den Stoffmolekülen passiert, wenn der Stoff in den Aggregatzustand gasförmig übergeht. Was könnte passieren, wenn du weiter Wärme hinzufügst?

    Führe den Versuch selbst durch.

    Falls der Effekt nicht so gut zu beobachten ist, kann es helfen, vier Streichhölzer so in die Schale zu legen, dass das Glas nicht am Boden aufliegt.

    Lösung

    Die Beschreibung eines Experiments gliedert sich in Versuchsaufbau/Durchführung, Beobachtung, Erklärung.

    Eine mögliche Erklärung für das Experiment ist, dass sich die Luft im Glas beim Abkühlen zusammenzieht und somit ein Unterdruck entsteht. Die Luft außerhalb des Glases, die einen größeren Druck besitzt, drückt das Wasser so weit ins Glas, dass der Druck innerhalb und außerhalb des Glases gleich groß ist.

    Oft spricht man auch davon, dass der Unterdruck etwas ansaugt. Diese Erklärung ist physikalisch gesehen nicht korrekt, da es immer der höhere Luftdruck ist, der Druck auf etwas ausübt und nicht umgekehrt.

    Eigentlich müsste man bei der Erklärung auch noch zwei weitere Effekte erwähnen.

    Beim Verbrennen der Kerze reagiert der Luftsauerstoff mit dem Wachs zu Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf. Kohlenstoffdioxid ist gut in Wasser löslich und auch der Wasserdampf kann kondensieren. Die Menge des Wasser nimmt durch beide Effekte somit zu. Dies erklärt eine Reduktion des Luftanteils im Glas um etwa 21%. Das ist genau der Anteil vom Sauerstoff in der Luft.

  • Stelle die Temperaturänderung von Wasser bei konstanter Wärmezufuhr in einem Diagramm dar.

    Tipps

    Auf der x-Achse ist die Zeit und auf der y-Achse die Durchschnittstemperatur des Eises/Wassers/Wasserdampfes aufgetragen.

    Lösung

    Du siehst vier Diagramme. Das vierte kann nicht das Gesuchte sein, da es bei einer großen Temperatur beginnt und die Temperatur mit ablaufender Zeit sinkt. Auch bei Diagramm zwei sinkt die Temperatur nach Erreichen von 100°C. Es kommt somit ebenfalls nicht in Frage.

    Bei einer konstanten Erwärmung könnte man davon ausgehen, dass die Durchschnittstemperatur der Wassermoleküle auch konstant ansteigt. Das ist jedoch falsch. Die Energie, die zum Beispiel zum Schmelzen des Eises benötigt wird, hindert das Eis an einer Erwärmung von über 0°C. Das heißt, solange das Eis nicht komplett geschmolzen ist, wird noch so viel Energie für die Zustandsänderung benötigt, dass diese Energie nicht zum weiteren Erwärmen zur Verfügung steht.

    Dieser Effekt tritt bei jedem Zustandswechsel auf. Daher kann Wasser keine Temperatur über 100°C annehmen, es sei denn, es ist bereits verdampft.

    Im Diagramm erhalten wir für die Dauer der Zustandsänderung somit waagerechte Teilstücke.

  • Erkläre den folgenden Sachverhalt.

    Tipps

    Stelle dir das Wasser auf Teilchenebene vor.

    Lösung

    Das hier benannte Phänomen gibt es tatsächlich. Jedoch liegt das nicht an der Umgebungstemperatur.

    Der umgebende Luftdruck hat eine Auswirkung auf die Wassermoleküle. Er drückt sie sozusagen zusammen. Willst du auf einem Berg, wo der Luftdruck aufgrund der gestiegenen Höhe niedriger ist, Wasser kochen, macht sich das bereits deutlich bemerkbar. Der Siedepunkt nimmt pro 300 m um etwa 1°C ab. Anton könnte sich also in einer Höhe von 3000 m befinden.

    Auch Salz hat einen Einfluss auf den Siedepunkt. Fügst du zum Beispiel einem 1/2 Liter Wasser 30 g Salz zu, erhöht sich der Siedepunkt um etwa 1,1°C.