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Phasenübergänge Aggregatszustand Aggregation: Anordnung von Teilchen in einem Gegenstand. (von lat. aggregare anhäufen, zusammensetzen) 3 Grundprinzipien.

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Präsentation zum Thema: "Phasenübergänge Aggregatszustand Aggregation: Anordnung von Teilchen in einem Gegenstand. (von lat. aggregare anhäufen, zusammensetzen) 3 Grundprinzipien."—  Präsentation transkript:

1 Phasenübergänge Aggregatszustand Aggregation: Anordnung von Teilchen in einem Gegenstand. (von lat. aggregare anhäufen, zusammensetzen) 3 Grundprinzipien der Teilchenanordnung: fest, flüssig, gasförmig 1

2 fest Im Festkörper ist die räumliche Beziehung zwischen den Teilchen fixiert (näherungsweise harmonische Gitterschwingungen). Phasenübergänge Anordnung regelmäßig: Kristall z.B. würfelförmig, tetragonal, orthorhombisch, monoklin, triklin, trigonal, hexagonal (7 Punktgruppen) charakteristische Größe: Gitterkonstante Anordnung unstrukturiert ohne Translationssymmetrie: amorph (Glas gilt als unterkühlte Flüssigkeit) 2

3 In Flüssigkeiten liegen die Teilchen dicht an dicht, sind aber gegeneinander beweglich (kaum feste Gleichgewichtslagen der Schwingungen) flüssig -Glas besitzt eine Verteilung von Gleichgewichtslagen (Doppelmuldenpotential) -Alle Materie ist kompressibel (Flüssigkeiten sind inkompressibel gilt nur als Abgrenzung zu den Gasen) -Flüssigkeiten nehmen jede vorgegebene Form an 3

4 gasförmig Im idealen Gas sind die Teilchen frei gegeneinander beweglich. Sie haben nur durch elastische Stöße Kontakt miteinander (Energieübertrag ändert nur die kinetische Energie, aber keine innere Energie der Teilchen). Phasenübergänge Zwischen den Stößen bewegen sie sich gleichförmig: v ist ein Maß für die innere Energie des Gases λ, die mittlere freie Weglänge, ein Maß für den Druck im Gas. 4

5 Sonderformen Phasenübergänge Supraflüssigkeit: Flüssigkeit hat keine innere Reibung zwischen den Teilchen. (z.B. 4 He bei Temperaturen < 2.16 K) Supraflüssigkeit dringt durch engste Zwischenräume. Plasma: gasförmiges Gemisch von geladenen und ungeladenen Teilchen (freien Elektronen, Ionen, Molekülen) elektrisch leitendes Gas 5

6 Bindungsformen Wechselwirkung zwischen den Teilchen in Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern: van der Waals Bindung: fluktuierende Elektronenhülle erzeugt elektr. Dipole zwischen zwei Gasatomen oder Flüssigkeitsmolekülen. Dipole ziehen sich an (gebogener Wasserstrahl nahe geladenem Luftballon). Wasserstoffbrückenbindungen: kovalente Bindung: Gitteratome mit nicht aufgefüllten äußeren Elektronenschalen teilen sich die Valenzelektronen; z.B. Kohlenstoff im Diamant ionische Bindung: Elektrostatische Anziehung zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen; z.B. Salze Na + Cl - 6

7 Phasenübergänge festflüssig gasförmig erstarren schmelzen sieden,verdampfen kondensieren resublimieren sublimieren Phasenübergänge 7

8 Übergangswärme 168s420s335s2260s184s T/°C Eis Eis + Wasser Wasser Wasser + Dampf Dampf Phasenübergänge 8 Diagrammeichung: 1 g Wassereis wird von -80°C bei einer Energiezufuhr von 1 J/s erhitzt. (Die Zahlenwerte entsprechen den spezifischen Energien in kJ/kg)

9 Diagrammauswertung T/°C Eis Eis + Wasser Wasser Wasser + Dampf Dampf t / s Horizontale Linie: Phasenübergang Phasenübergänge trotz Energiezufuhr kein Temperaturanstieg, weil die Wärmemenge zum Aufbrechen der Bindungen benötigt wird Länge der Horizontalen: Maß für die spezifische Phasenübergangs- Energiezufuhr (latente Wärme) 9


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