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Phasenübergänge Aggregatszustand Aggregation: Anordnung von Teilchen in einem Gegenstand. von lat. aggregare anhäufen, zusammensetzen Teilchenmodell: Aufbau.

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Präsentation zum Thema: "Phasenübergänge Aggregatszustand Aggregation: Anordnung von Teilchen in einem Gegenstand. von lat. aggregare anhäufen, zusammensetzen Teilchenmodell: Aufbau."—  Präsentation transkript:

1 Phasenübergänge Aggregatszustand Aggregation: Anordnung von Teilchen in einem Gegenstand. von lat. aggregare anhäufen, zusammensetzen Teilchenmodell: Aufbau der Materie aus kleinen Kügelchen - Kugelform: keine Vorzugsrichtung, keine Wechselwirkung - klein: keine räumliche Ausdehnung (punktförmig) 3 Grundprinzipien der Teilchenanordnung: fest, flüssig, gasförmig 1

2 fest Im Festkörper ist die räumliche Beziehung zwischen den Teilchen fixiert. Phasenübergänge Anordnung regelmäßig: Kristall z.B. würfelförmig, rhombisch, tetraedrisch (dichtest mögliche Packung) charakteristische Größe: Gitterkonstante Anordnung unstrukturiert: amorph 2

3 In Flüssigkeiten liegen die Teilchen dicht an dicht, sind aber gegeneinander beweglich flüssig Phasenübergänge - Flüssigkeiten sind inkompressibel -Flüssigkeiten nehmen jede vorgegebene Form an 3

4 gasförmig Im idealen Gas sind die Teilchen frei gegeneinander beweglich. Sie haben nur durch Stöße Kontakt miteinander, wobei sie bei Stößen Energie austauschen können. Phasenübergänge Zwischen den Stößen bewegen sie sich gleichförmig: v ist ein Maß für die Wärme 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: Phasenübergänge van der Waals Bindung: fluktuierende Elektronenhülle erzeugt elektr. Dipole zwischen zwei Gasatomen oder Flüssigkeitsmolekülen. kovalente Bindung: Gitteratome mit nicht aufgefüllten 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 Die Beweglichkeit der Teilchen nimmt innerhalb eines Aggregats- zustandes kontinuierlich zu. Wird ein materialtypischer Grenzwert erreicht, so fällt der stärker gebundene Zustand zu Gunsten eines weniger gebundenen Zustands auseinander: Phasenübergänge Phasenübergang oder Aggregatszustandsänderung Die für die Änderung der Bindungsform notwendige Energie nennt man Übergangswärme. Übergangswärme und Übergangstemperatur sind materialcharakteristische Größen 8

9 Übergangswärme 168s420s335s2260s184s T/°C Eis Eis + Wasser Wasser Wasser + Dampf Dampf Phasenübergänge 9 Diagrammeichung: 1 g Wassereis wird von -80°C bei einer Energiezufuhr von 1 J/s erhitzt.

10 Diagrammauswertung T/°C Eis Eis + Wasser Wasser Wasser + Dampf Dampf t / s Horizontale Linie: Phasenübergang Phasenübergänge trotz Energiezufuhr kein Temperaturanstieg, weil die Energie zum Aufbrechen der Bindungen benötigt wird Länge der Horizontalen: Maß für die spezifische Phasenübergangs- Energie 10


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