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Aggregatzustände

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Fast alle Stoffe können fest, flüssig oder gasförmig sein. Man spricht vom festen, flüssigen und gasförmigen Aggregatzustand. In welchem Aggregatzustand ein Stoff vorliegt, hängt von der Temperatur und auch vom Druck ab.
Durch Zufuhr oder Abgabe von Wärme oder durch Veränderung des Druckes kann sich der Aggregatzustand eines Stoffes ändern. Die verschiedenen Aggregatzustandsänderungen haben spezielle Bezeichnungen:

  • Schmelzen und Erstarren,
  • Sieden und Kondensieren,
  • Sublimieren und Resublimieren,
  • Verdunsten und Verdampfen.
  • Ein Stoff, z. B. Wasser, kann in verschiedenen Aggregatzuständen vorliegen.

In Bild 2 sind die drei Aggregatzustände und die wichtigsten Aggregatzustandsänderungen im Überblick dargestellt. Für alle diese Änderungen gilt:

  • Während einer Aggregatzustandsänderung bleibt die Temperatur des betreffenden Körpers gleich.
     
  • Während einer Aggregatzustandsänderung ändert sich die thermische Energie eines Körpers.
     
  • Mit einer Aggregatzustandsänderung verändert sich zumeist auch das Volumen des Körpers.

Verdampfen und Sieden sind synoyme Begriffe. Am Siedepunkt ist der Druck des Dampfes gleich dem äußeren Luftdruck. Der Dampf steigt dann in kleinen Blasen in der Flüssigkeit auf und entweicht. Da in den Bergen der Luftdruck niedriger ist als bei NN (Normalnull) siedet dort das Wasser unter 100°C.

Von Verdunsten spricht man, wenn eine Flüssigkeit unterhalb ihres Siedepunktes makroskopisch nicht sichtbar in den gasförmigen Zustand übergeht (z. B. Trocknen von Wäsche auf der Leine). Da die Aufnahmekapazität der Luft für Wasserdampf mit steigender Temperatur zunimmt, trocknet die Wäsche an warmen Tagen schneller als an kalten, vorausgesetzt die Luft ist noch nicht mit Wasserdampf gesättigt.

Umgekehrt schlägt sich dann der Wasserdampf aus der Luft in kalten Nächten als Tau nieder, weil beim Abkühlen die Aufnahmekapazität geringer wird.

  • Aggregatzustände und Aggregatzustandsänderungen
Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Aggregatzustände." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/index.php/schuelerlexikon/chemie/artikel/aggregatzustaende (Abgerufen: 08. September 2025, 07:18 UTC)

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  • Verdampfen
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Sublimieren und Resublimieren

Als Sublimieren bezeichnet man den Übergang vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand, als Resublimieren den umgekehrten Übergang vom gasförmigen in den festen Aggregatzustand. Im Unterschied zu anderen Aggregatzustandsänderungen vollziehen sich diese Umwandlungen in einem Temperaturbereich. Es sind damit Phasenübergänge 2. Art. Wie andere Aggregatzustandsänderungen ist zum Sublimieren Wärme erforderlich, beim Resublimieren wird Wärme freigesetzt.

Innere Energie

Die innere Energie gibt an, wie groß die in einem abgeschlossenen System (Körper) gespeicherte Energie ist.
Formelzeichen: U
Einheit: ein Joule (1 J)
Sie ist die Gesamtenergie aller Teilchen (Atome, Moleküle) eines Körpers und setzt sich damit aus der Summe der Bewegungsenergien bei Translation, Rotation und Schwingungen, der potenziellen Energien und der Bindungsenergien zusammen.
Bei Gasen wird die innere Energie im Wesentlichen von den Bewegungsenergien der Teilchen bestimmt.

Rudolf Clausius

* 02.02.1822 in Köslin
† 24.08.1888 in Bonn

Er war ein deutscher Physiker, der als Professor in Zürich, Würzburg und Bonn tätig war. CLAUSIUS leistete wesentliche Beiträge zur Entwicklung der Thermodynamik. Insbesondere formulierte er als Erster den 2. Hauptsatz der Wärmelehre.

Verdunsten und Verdampfen

Als Verdunsten bezeichnet man den Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand unterhalb der Siedetemperatur, als Verdampfen
den Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand bei Siedetemperatur. Das Verdampfen erfolgt also stets in Verbindung mit dem Sieden. Nähere Hinweise dazu sind unter diesem Stichwort zu finden. Insbesondere bei Wasser wird häufig vom Verdampfen gesprochen.
Wie schnell Wasser oder andere Flüssigkeiten verdunsten, hängt von verschiedenen Faktoren ab.

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik ist der Energieerhaltungssatz, formuliert für thermodynamische Prozesse. Die heute bekannte mathematische Formulierung des 1. Hauptsatzes der Thermodynamik stammt von RUDOLF CLAUSIUS und wurde von ihm um 1850 so formuliert:

Die einem thermodynamischen System zugeführte Wärme ist gleich der Summe aus der Änderung der inneren Energie des Systems und der von ihm verrichteten mechanischen Arbeit.

Δ U = W + Q Δ U Änderung der inneren Energie des Systems W vom System oder am System verrrichtet mechanische Arbeit (Volumenarbeit) Q vom System aufgenommene oder abgegebene Wärme

Eine andere übliche Formulierung des 1. Hauptsatzes der Thermodynamik lautet:
Es ist unmöglich, eine Perpetuum mobile 1. Art zu konstruieren.

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