In den Abbildungen ist die mikroskopische Anordnung der Teilchen eines Stoffes
schematisch dargestellt. Im gasförmigen Aggregatzustand füllen die
Teilchen (Moleküle oder Atome) das zur Verfügung stehende Volumen
gleichmäßig aus. Es liegt keine räumliche Ordnung vor. Im
flüssigen Aggregatzustand besitzen die Teilchen in kleinen Bezirken eine
Ordnung, die als Nahordnung bezeichnet wird. Die Teilchen sind aber leicht
gegeneinander verschiebbar. Den höchsten Ordnungsgrad besitzt ein Stoff
im festen Aggregatzustand. Die Teilchen sind räumlich fixiert.
| Anordnung der Teilchen in den Aggregatzuständen |
| gasförmig |
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flüssig |
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fest |
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Warum befindet sich ein Stoff wie Wasser bei Raumtemperatur im flüssigen
und nicht im gasförmigen oder im festen Aggregatzustand?
Zwei Eigenschaften der Teilchen müssen zur der Beantwortung dieser Frage
betrachtet werden:
- die Teilchen besitzen kinetische Energie (EKin) und
- sie stehen in Wechselwirkung (EWW : Wechselwirkungsenergie).
Die kinetische Energie eines einzelnen Moleküls oder Atoms mit der Masse
m und der Geschwindigkeit v ist durch EKin =
½·m·v2 gegeben.
Die Wechselwirkungsenergie EWW wird durch Ladung und Abstand
der Teilchen bestimmt. Je größer die Ladung und je kleiner der
Abstand desto höher ist EWW und auch die daraus
abgeleiteten Anziehungskräfte. Zusätzlich können weitere Anziehungskräfte
wirksam werden.
In welchem Aggregatzustand sich nun ein Stoff bei einer bestimmten Temperatur
und einem bestimmten Druck befindet, hängt davon ab, wie groß die kinetische
Energie im Vergleich zur Wechselwirkungsenergie der Teilchen ist.
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Gas |
Flüssigkeit |
Festkörper |
Verhältnis
EKin : EWW |
EKin >> EWW |
EKin » EWW |
EKin < EWW |
| Folge: |
Teilchen bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit in dem zur Verfügung
stehenden Volumen. |
Teilchen stehen in Wechselwirkung mit umliegenden Teilchen, besitzen
aber noch genügend EKin, um sich frei gegeneinander
zu bewegen. |
Einfluß der Anziehungskräfte dominiert. Beweglichkeit der
Teilchen auf Schwingungen gegeneinander begrenzt. |
