Natur und Technik für den Pflichtschulabschluss: Aggregatzustände

Wasser kommt in der Natur in drei unterschiedlichen Formen vor. Es gibt das Wasser, das wir trinken, es gibt Wasser als Eis, wenn es sehr kalt ist, und auch als Wasserdampf, wenn wir das Wasser kochen. Das gleiche gilt für viele andere Stoffe. Alkohol und Benzin kann man auch kochen und einfrieren. Sogar Metalle, wie das Eisen, kann man schmelzen und, wenn die Temperatur extrem hoch ist, sogar „kochen“. Es gibt also drei unterschiedlichen Formen, in denen sich ein Stoff befinden kann: fest, flüssig und gasförmig. Diese drei unterschiedlichen Formen nennt man in der Physik Aggregatzustände.

Wasserdampf
Wassertropfen
Eisberg

Was ist aber der Unterschied zwischen diesen Zuständen?

Man kann Unterschiede in den Eigenschaften feststellen. Im festen Zustand kann man die Form eines Stoffes schwer und sein Volumen kaum verändern. Eine Flüssigkeit kann zwar leicht ihre Form verändern und nimmt die Form des Behälters an, in dem sie sich befindet, ihr Volumen aber ist auch kaum veränderbar. Das kann man mit Hilfe einer Spritze voll mit Wasser feststellen, wenn man die Öffnung schließt und den Hebel zu drücken versucht. Wenn die Spritze nur eine Flüssigkeit wie Wasser hat, kann man sie nicht zusammendrücken. Wenn die Spritze nur Luft hat, dann kann man sie leicht zusammendrücken. Bei Gasen ist das Volumen leicht veränderbar. Man kann kaum mehr über eine Form sprechen, das Gas verteilt sich überall im Raum.

	Aggregatzustand →	↓ fest ↓	↓ flüssig ↓	↓ gasförmig ↓

Eigenschaften:	Form:	schwer veränderbar	Form des Behälters klare Grenze	"freie" Form unklare Grenze
Eigenschaften:	Volumen:	kaum veränderbar	kaum veränderbar	leicht veränderbar

Teilchen:	Abstand:	Nah zueinander	Nah zueinander	sehr weit auseinander
	Bewegung:	Schwingung feste Plätze	keine feste Plätze begrenzte freie Bewegung	freie Bewegung höchste Geschwindigkeit
	Zwischenkräfte:	anziehend ständig und stark	anziehend vorläufig und stark	kaum oder keine anziehende Kräfte

Diese Unterschiede kann man durch das sogenannte Teilchenmodell erklären. In diesem Modell nimmt man an, dass die Materie aus vielen kleinen Teilchen besteht.

Bei festen Körpern sind diese Teilchen ganz nah beieinander. Sie bleiben an einer festen Stelle, sind stark durch Kräfte zu den anderen Teilchen gebunden und schwingen.

Je wärmer der Körper ist, desto mehr schwingen die Teilchen. Irgendwann wird die Schwingung zu stark und die Teilchen verlassen ihre feste Plätze. Die Kräfte zu den anderen Teilchen sind immer noch stark, die Teilchen können sich aber untereinander fast frei bewegen. Das ist die flüssige Phase.

Wenn die Flüssigkeit noch wärmer wird, fliegen die Teilchen frei im Raum. Das ist der gasförmige Zustand. Es gibt kaum oder keine bindende Kraft zwischen den Teilchen mehr und sie sind weit weg voneinander.

Fester Körper: nah und schwingend
Gasförmig: große Abstände, freie Bewegung
Flüssigkeit: kleine Abstände, fast freie Bewegung