Physik. Wofür beim Wechsel des Aggregatzustandes Energie gebraucht oder frei wird?

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4 Antworten

Nehmen wir einen Stab aus Eisen.

Damit er sich verflüssigt und wir aus dem flüssigen Eisen etwas neues giessen können, braucht er bekanntlich sehr hohe Temperatur.

Wärme ist eine Form von Energie.
Also musst du dem Stab so viel Wärme zuführen, biss sich sein Aggregatszustand ändert. (von fest zu flüssig)


Ist er flüssig, kann er neu geformt werden und muss wieder hart werden.
Wenn er hart werden soll, dann muss er abkühlen, also Energie in Form von Wärme abgeben. (zum Beispiel an die Luft).

Ich hoffe das hilft weiter :)

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Kurz gesagt: zum Überwinden der Bindungskräfte wird Energie benötigt, sobald die Bindungskräfte wieder wirken, wird Energie frei.

Die Moleküle sind in einem festen Stoff in einem Kristallgitter angeordnet, bei dem starke Bindungskräfte zwischen den einzelnen Teilchen bestehen, die dafür sorgen, dass jedes Teilchen an seinem Platz bleibt..weswegen der Stoff ja fest ist. Führt man nun Wärme zu (Schmelzenthalpie), wird ein Teil der Bindungskräfte überwunden und soweit reduziert, dass die Teilchen sich zwar noch nicht völlig aus dem Verbund lösen können, sich  aber gegenseitig leicht verschieben lassen. Der Stoff wird flüssig.

Dann muss Energie (Wärme) zugeführt werden, um die Flüssigkeit von der Schmelz- auf die Siedetemperatur zu bringen.

Um nun auch die restlichen Bindungskräfte zu überwinden, muss erneut Wärme zugeführt werden (Verdampfungsenthalpie). Sobald alle Bindungskräfte zwischen den Teilchen aufgehoben wurden, verlassen sie den Stoff und fliegen als Gasteilchen frei in der Gegend rum. Der Stoff wird gasförmig.

Da Phasenänderungen reversibel sind, wird bei der umgekehrten Richtung, also beim Kondensieren und Erstarren, die selbe Energie wieder frei, die zuvor ins Überwinden der Bindungskräfte gesteckt werden musst. 

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Stell dir den Phasenübergang von fest zu flüssig vor: Im festen Aggregatzustand liegen die meisten Materialien in einer kristallinen Struktur vor. Durch Erhitzung des Materials erreicht man irgendwann den kritischen Punkt, an dem die temperaturbedingte Bewegung der Atome im Material so groß ist, dass der Kristallverbund aufgebrochen wird. Dieses Aufbrechen ist verbunden mit einer Überwindung der Bindungsenergie der Atome im Kristall. Und dafür wird Energie benötigt.

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Du musst dir das so vorstellen, dass durch die Energie die Teilchen ganz sehr wackeln. Irgendwann wackeln sie so sehr, dass sie sich aus ihrem"Verbund" lösen können. Das passiert umgekehrt wenn ein Stoff von gasförmig zu flüssig kondensiert, von flüssig zu fest gefriert oder von gasförmigen zu fest sublimiert. Die Energieart heißt übrigens thermische Energie.

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