Dichte Feste und gasförmige Stoffe - Lehrsätze 2 und 3 Teilchenmodell
Schau dir zunächst das Video auf die folgenden Fragen hin an:
- Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Temperatur eines Körpers und der Bewegung seiner Teilchen?
- Was ist Kohäsion? In welchem Zustand sind die Kohäsionskräfte am größten?
- Was sind Adhäsionskräfte? Nenne ein Beispiel für Adhäsion.
- Warum nimmt die Dichte ab, wenn ein Körper verdampft?
Weiter unten findest du die Antworten auf die Fragen und vertiefende Informationen.
Im Video wurde auch von der Bewegung der Teilchen in einem festen Körper gesprochen. Hier siehst du zwei Möglichkeiten, diese Bewegung in einem Bild zu veranschaulichen.
Nach außen hin sieht man natürlich von dieser Bewegung nichts. Man kann sich aber mit dieser Bewegung sehr gut erklären, warum zum Beispiel an fast allen Brücken solche Schlitze wie auf dem Bild zu finden sind:
Kannst du dir vorstellen, wie diese sogenannten Dehnungsfugen mit unserem Thema zusammenhängen? Das erfährst du mit Klick auf den nächsten Punkt.
- Beim Erwärmen bewegen sich die Teilchen schneller - auch die der Brücke.
- Wenn die Teilchen schneller werden, stoßen sie heftiger zusammen.
- Aufgrund der heftigeren Zusammenstöße brauchen sie insgesamt mehr Platz - die Brücke dehnt sich aus und zwar wird insbesondere ihre Länge größer.
- Wenn kein Platz für diese Ausdehnung da wäre, käme es zu Verspannungen, Rissen, Verwerfungen, ... im Brückenmaterial.
- Die Dehnungsfuge ermöglicht die Ausdehnung der Brücke.
An diesem Beispiel für die Ausdehnung von Festkörpern erkennst du, dass die Vorstellung, dass sich auch die Teilchen im festen Körper bewegen durchaus sinnvoll ist.
Übrigens:
Viele Versuche und Theorien haben zu der noch nicht widerlegten Annahme geführt, dass man keinen Körper unter eine Temperatur von (ca.) -273 °C abkühlen kann. Man nennt diese Temperatur den absoluten Nullpunkt der Temperatur. Erst bei dieser Temperatur sind alle Teilchen des Körpers zum Stillstand gekommen.
Bei dieser Temperatur hat jeder Stoff auch seine größte Dichte.
Erwärmen erfordert den Einsatz von Energie: Energie im Brennstoff, elektrische Energie bei einer Erwärmung im Kochtopf, mechanische Energie bei einer Erwärmung durch Reibung. Auch beim Beschleunigen eines Körpers (zum Beispiel eines Flugzeugs) wird Energie eingesetzt.
Unser Teilchenmodell bringt diese beiden Tatsachen zusammen, wenn es sagt, dass die Teilchen beim Erwärmen schneller werden.
Bei all dem gesagten haben wir eine wichtige Ausnahme in der Natur nicht beachtet.
Eigentlich müsste sich Eis beim Schmelzen ... →
→ ausdehnen!
Die Teilchen müssten weiter auseinander rücken und die Dichte müsste ... →
→ abnehmen!
Somit wäre Wasser leichter als Eis oder andersherum Eis schwerer als Wasser und ein Eiswürfel müsste - wie alles, was eine größere Dichte als Wasser hat - in Wasser ... →
→ untergehen!
Das tut der Eiswürfel aber nicht wie jeder weiß.
Wasser ist hier die einzige Ausnahme (diese Anomalie des Wassers wird in der Wärmelehre erklärt; hier findest du z. B. mehr Infos).
In allen anderen Fällen gilt aber das, was wir hier allgemein über den Zusammenhang von Teilchenmodell und Dichte gesagt haben.
Frage 1
Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Temperatur eines Körpers und der Bewegung seiner Teilchen?
Antwort 1
Je höher die Temperatur eines Körpers ist, desto schneller bewegen sich seine Teilchen.
Frage 2
Was ist Kohäsion? In welchem Zustand sind die Kohäsionskräfte am größten?
Antwort 2
Kohäsion ist der Zusammenhalt zwischen den Teilchen eines Körpers. Im festen Zustand wirken die größten Kohäsionskräfte zwischen den Teilchen.
Frage 3
Was sind Adhäsionskräfte? Nenne ein Beispiel für Adhäsion.
Antwort 3
Adhäsionskräfte sind die Anziehungskräfte zwischen den Teilchen, die an der Berührungsfläche von zwei Körpern zwischen den Teilchen wirken.
Beispiel: Der Zusammenhalt zwischen geklebten Bauteilen beruht auf der Adhäsion.
Frage 4
Warum nimmt die Dichte ab, wenn ein Körper verdampft?
Antwort 4
Wenn ein Körper verdampft dehnt sich ein Körper stark aus; die Teilchen rücken sehr weit auseinander. Im gasförmigen Zustand sind in jedem Kubikdezimeter sehr viel weniger Teilchen und somit auch weniger Masse vorhanden: Die Dichte hat abgenommen.