Als Ag­gre­gat­zu­stän­de be­zeich­net man die mög­li­chen Er­schei­nungs­for­men von Stof­fen:



$▶$ fest

$▶$ flüs­sig

$▶$ gas­för­mig



$▶$ (Plas­ma)

Um die Ei­gen­schaf­ten der Stof­fe in den drei erst­ge­nann­ten Zu­stän­den zu ver­ste­hen, müs­sen wir das Ver­hal­ten ihrer kleins­ten Teil­chen (Atome, Mo­le­kü­le) be­trach­ten:

Zwi­schen den Teil­chen wir­ken An­zie­hungs­kräf­te. Diese Kräf­te kön­nen sehr stark sein, wir­ken aber nur über sehr kurze Ent­fer­nun­gen.



Die Teil­chen sind in Be­we­gung, auch bei Fest­stof­fen. Diese Be­we­gung er­zeugt Wärme. Je höher die Wärme, desto grö­ßer die Teil­chen­be­we­gung.



Nimmt die Tem­pe­ra­tur ab, ver­lang­sa­men sich die Teil­chen. Ist der ab­so­lu­te Null­punkt er­reicht, fin­det keine Be­we­gung mehr statt.

1. Fest­stof­fe:



Hier fin­den wir die größ­te An­zie­hungs­kraft zwi­schen den Teil­chen, die eng ne­ben­ein­an­der lie­gen und sich re­gel­mä­ßig an­ord­nen. Sie bil­den Kris­tal­le.



Merk­ma­le der Fest­stof­fe:

$▶$ Sie haben eine be­stimm­te Ge­stalt/Form.

$▶$ Sie haben ein be­stimm­tes Vo­lu­men.

$▶$ Sie sind nicht zu­sam­men­drück­bar.

Bei Er­wär­mung deh­nen sich Fest­kör­per aus. Ab einer be­stimm­ten Tem­pe­ra­tur rei­ßen sich die Teil­chen von ihrem Platz im Kris­tall los, der Fest­kör­per schmilzt, er wird flüs­sig.

Nicht alle Fest­kör­per ver­flüs­si­gen sich bei hohen Tem­pe­ra­tu­ren (z. B. Kunst­stof­fe, Holz…).

2. Flüs­sig­kei­ten:



In einer Flüs­sig­keit lie­gen die Teil­chen dicht, aber un­ge­ord­net ne­ben­ein­an­der. Die Mo­le­kü­le be­we­gen sich stark.



Merk­ma­le der Flüs­sig­kei­ten:

$▶$ Sie haben keine be­stimm­te Form.

$▶$ Sie haben ein be­stimm­tes Vo­lu­men.

$▶$ Sie sind nicht zu­sam­men­drück­bar.

Bei Er­wär­mung kommt es zu einer Vo­lums­ver­grö­ße­rung. Bei noch stär­ke­rer Er­wär­mung wird die Be­we­gung so stark, dass sich die Teil­chen von­ein­an­der los­rei­ßen – es ent­steht ein Gas.

3. Gase:



In einem Gas sind die Teil­chen weit von­ein­an­der ent­fernt. Die An­zie­hungs­kräf­te kom­men nicht mehr zur Wir­kung. Die Teil­chen be­we­gen sich mit gro­ßer Ge­schwin­dig­keit, aber un­ge­ord­net.



Merk­ma­le der Gase:

$▶$ Sie haben keine be­stimm­te Form.

$▶$ Sie haben kein be­stimm­tes Vo­lu­men.

$▶$ Sie sind zu­sam­men­drück­bar.

Auch Gase deh­nen sich bei Er­wär­mung aus. Ihr Vo­lu­men (ihr Druck) er­höht sich da­durch.

Ein­fa­che Re­chen­bei­spie­le zu den Ag­gre­gat­zu­stän­den:

Schau dir zu­nächst die Bei­spiel­rech­nung an und ver­su­che an­schlie­ßend, die fol­gen­den zwei Re­chen­bei­spie­le ei­gen­stän­dig zu lösen!

Ses­sel­lift:



Das Trag­seil eines Ses­sel­lif­tes ist 2 km lang. Wel­cher Län­gen­un­ter­schied ist zwi­schen einem hei­ßen Som­mer­tag (+35°C) und einer kal­ten Win­ter­nacht (-25°C) zu er­war­ten?

Hin­weis: Die Aus­deh­nung eines 1 m lan­gen Stahl­sta­bes be­trägt bei einer Er­wär­mung um 1° C etwa 0,012 mm.



Schritt 1: Tem­pe­ra­tur­dif­fe­renz be­rech­nen.

$60°$



Schritt 2: Aus­deh­nung von einem Meter Stahl­seil bei 60° Temperatur-​unterschied be­rech­nen.

$60\cdot 0,012mm=0,72mm$



Schritt 3: Aus­deh­nung für 2 km Stahl­seil be­rech­nen.

$2km=2.000m$



$2.000\cdot 0,72mm=1.440mm=1,44m$



Lö­sung: 1,44 m



Es ist eine Aus­deh­nung des Trag­sei­les von 1,44 m zu er­war­ten.