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Veröffentlicht von:Christiane Gerding Geändert vor über 11 Jahren
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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 Phasenübergänge
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„fest“ Im Festkörper ist die räumliche Beziehung zwischen den
Teilchen fixiert. Anordnung „regelmäßig“: Kristall z.B. würfelförmig, rhombisch, tetraedrisch (dichtest mögliche Packung) charakteristische Größe: Gitterkonstante Abb.: Modell eines festen Körpers (vgl. Feuerlein, S.151) Anordnung „unstrukturiert“: amorph Phasenübergänge
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„flüssig“ In Flüssigkeiten liegen die Teilchen dicht an dicht, sind aber gegeneinander beweglich - Flüssigkeiten sind inkompressibel Flüssigkeiten nehmen jede vorgegebene Form an Abb.: Teilchenbewegung in einer Flüssigkeit (vgl. Feuerlein, S.151) Phasenübergänge
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„gasförmig“ Im idealen Gas sind die Teilchen frei gegeneinander
beweglich. Sie haben nur durch Stöße Kontakt miteinander, wobei sie bei Stößen Energie austauschen können. 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. Abb.: Teilchenbewegung in einem Gas (vgl. Feuerlein, S.151) Phasenübergänge
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Sonderformen „Supraflüssigkeit“: „Plasma“:
Flüssigkeit hat keine innere Reibung zwischen den Teilchen. (z.B. 4He 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 Phasenübergänge
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Bindungsformen Wechselwirkung zwischen den Teilchen in Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern: „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- Phasenübergänge
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Phasenübergänge gasförmig sublimieren sieden,verdampfen kondensieren
resublimieren fest flüssig erstarren schmelzen Phasenübergänge
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Übergangswärme Phasenübergang oder Aggregatszustandsänderung
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: Phasenübergang oder Aggregatszustandsänderung Die für die Änderung der Bindungsform notwendige Energie nennt man Übergangswärme. „Übergangswärme“ und „Übergangstemperatur“ sind materialcharakteristische Größen Phasenübergänge
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Übergangswärme Diagrammeichung: 1 g Wassereis wird von -80°C
T/°C 200 100 Wasser Eis + Wasser Wasser + Dampf Dampf Eis -80 168s 335s 420s 2260s 184s Diagrammeichung: 1 g Wassereis wird von -80°C bei einer Energiezufuhr von 1 J/s erhitzt. Phasenübergänge
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Diagrammauswertung Horizontale Linie: Phasenübergang
-80 100 200 T/°C Eis Eis + Wasser Wasser Wasser + Dampf Dampf 500 1000 t / s 1500 2000 2500 3000 Horizontale Linie: Phasenübergang trotz Energiezufuhr kein Temperaturanstieg, weil die Energie zum Aufbrechen der Bindungen benötigt wird Länge der Horizontalen: Maß für die spezifische Phasenübergangs- Energie Phasenübergänge
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