Frage von xVxRx, 40

Warum ist Dichte Temperatur und Druckabhängig?

Hallo Zusammen, die Frage steht schon oben. Danke:)

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von indiachinacook, Community-Experte für Chemie, 11

Alle Materialien dehnen sich beim Erhitzen aus. Da sie deshalb nicht schwerer  werden (zumindest nicht meßbar schwerer), aber mehr Volumen brauchen, sinkt die Dichte.

Warum dehnen sich die Stoffe beim Erhitzen aus? Das ist gar nicht so einfach zu erklären; im wesentlichen hängt es daran, daß die höhere Temperatur mehr Energie in die Moleküle pumpt, und ein großer Teil davon landet in Schwin­gun­gen. Stärkere Schwin­gun­gen bedeuten aber mehr Platz­bedarf.

Der letzte Satz leuchtet zwar intuitiv ein, aber ihn wirklich zu erklären ist gar nicht so trivial. Nobel gesagt liegt es an der Asym­metrie der Potential­kurven, also daran, daß es leichter ist, eine chemi­sche Bindung zu dehnen als sie um den gleichen Betrag zu stauchen. Bei der Stauchung steigt die Energie fast un­ermeß­lich an, wenn die Kerne einan­der nahe­kom­men und einan­der voll ab­stoßen; bei der Dehnung muß man dagegen maximal die Bindungs­energie auf­bringen und kann sie dann beliebig weit aufreißen. Stärkere Schwingung heißt also, daß die Bindung sowohl gedehnt als auch gestaucht wird, aber eben mehr gedehnt, weil das leichter geht.

Bei ganz wenigen Stoffen kann es passieren, daß andere, sehr spezifi­sche Effekte die thermi­sche Aus­deh­nung in einem meist kleinen Temperaturbereich über­kompen­sie­ren. Flüssiges Wasser im Tem­peratur­bereich zwischen 0 und 4 Grad schrumpft, wenn man es erwärmt (hat was mit (H₂O)ₙ-Clustern und deren spezieller Struktur zu tun), aber diese Ausnahmen sind sehr selten.

Bei der Druckabhängigkeit ist es einfacher: Alle Materialien schrumpfen, wenn man draufdrückt. Das kann man sich anschau­lich so vor­stel­len, daß zwischen den Atomen ja immer in bißchen Platz ist, und jedes System ver­sucht be­kannt­lich, äußere Zwänge ab­zufan­gen und zu­min­dest teil­weise zu kom­pensie­ren (Prinzip von Le Châtelier). Es es nutzt den Spielraum zwischen den Atomen also, um zu schrumpfen und auf diese Art dem Druck auszuweichen.

Antwort
von Streamer, 23

Die Dichte ist bei vielen Materialien abhängig von deren Temperatur, da sich viele Materialien bei steigender Temperatur ausdehnen und so entsprechend an Dichte verlieren. Das mit dem ortsabhängig verstehe ich allerdings nicht. 

Kommentar von xVxRx ,

Danke für deine Antwort. Ich meine Druckabhängig und nicht Ort (habe jetzt die Frage verbessert)

Antwort
von Ola10, 14

Bei Hitze dehnen sich körper ja bekanntlich aus. Dabei steigt das Volumen und das Gewicht bleib gleich. Die Dichte sinkt Daraus kann man die Formel herleiten: Dichte = Masse mal Volumen

So ähnlich ist es auch bei der Masse. Auf der Erde sind es durchschnittlich  9,81N÷kg. Auf dem mond sieht es schon ganz anders aus.

Kommentar von bartman76 ,

Zunächst ist Dichte = Masse / Volumen

und da es sich um die Masse und NICHT die Gewichtskraft handelt, ist sie auch auf dem Mond genauso wie auf der Erde. (Bei gleichem Druck und Temperatur)

Antwort
von bartman76, 10

Temperatur wurde schon erklärt. Dichteabhängig sind in erster Linie Gase, da die sich bei höherem Druck zusammendrücken lassen (gleiche Masse in weniger Volumen) oder eben umgekehrt.

Feststoffe und Flüssigkeiten sind nur untergeordnet druckabhängig in ihren Dichten.

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