Die Über­gän­ge zwi­schen den ver­schie­de­nen Ag­gre­gat­zu­stän­den haben na­tür­lich auch ver­schie­de­ne Be­zeich­nun­gen. Die Be­zeich­nun­gen un­ter­schei­den sich auch, je nach­dem ob Wärme nötig (rot) ist oder ab­ge­ge­ben (blau) wird.

Wenn ein Kör­per fest ist haben die Teil­chen den ge­rings­ten Ab­stand zu­ein­an­der. Da­durch hat man in einem be­stimm­ten Vo­lu­men, zum Bei­spiel in 1 cm³ Fest­stoff, die meis­ten Teil­chen des Stof­fes. In 1 cm³ flüs­si­gem Stoff sind we­ni­ger Teil­chen. In 1 cm³ Gas des sel­ben Stof­fes sind die we­nigs­ten Teil­chen.

Damit ist auch 1 cm³ des Fest­stof­fes am schwers­ten. Die­sen Zu­sam­men­hang zwi­schen Vo­lu­men V und Masse m be­zeich­net man in den Na­tur­wis­sen­schaf­ten als Dich­te.

Bei­spiel:

Ein Ei­sen­wür­fel hat ein Vo­lu­men von 8 cm³ und wiegt 62,4 g. Dann lässt sich die Dich­te von Eisen fol­gen­der­ma­ßen be­rech­nen:

$Dichte=\frac{62,4g}{8c{m}^3}=7,8\frac{g}{c{m}^3}$

Mess­übung Dich­te­be­stim­mung

Um Stof­fe zu iden­ti­fi­zie­ren kann man ihre Dich­te be­stim­men. Dafür be­nö­tigt man die Masse und das Vo­lu­men. Die Masse wird ein­fach durch wie­gen be­stimmt. Das Vo­lu­men kann bei gleich­för­mi­gen Kör­pern be­rech­net wer­den. Wenn der Kör­per un­gleich­för­mig ist oder man nicht rech­nen möch­te, dann kann man durch die Was­ser­ver­drän­gung in einem Über­lauf­ge­fäß das Vo­lu­men be­stim­men.

Durch­füh­rung:

1. Das Über­lauf­ge­fäß wird mit Was­ser be­füllt, bis die­ses voll ist. Der Mess­zy­lin­der wird unter den Über­lauf ge­stellt.

2. Zu­erst wird der Pro­be­kör­per ge­wo­gen um seine Masse zu be­stim­men.

3. An­schlie­ßend wird der Pro­be­kör­per in das Über­lauf­ge­fäß ge­ge­ben und das Vo­lu­men des über­ge­tre­te­nen Was­sers im Mess­zy­lin­der ge­mes­sen.

4. Jetzt kann die Dich­te be­rech­net wer­den. Das Vo­lu­men in ml ent­spricht dem Vo­lu­men in cm³. Es wird jetzt ein­fach die Masse durch das Vo­lu­men ge­teilt, das Er­geb­nis ist die Dich­te.

Ma­te­ri­al:

Be­cher­glas, Re­agenz­glas, Was­ser, Eis­wür­fel, Salz

Auf einem mit Was­ser ge­füll­ten Re­agenz­glas wird der Was­ser­stand mar­kiert und es an­schlie­ßend in die Käl­te­mi­schung ge­stellt. Diese be­steht aus Eis und Salz. Beim Auf­lö­sen ent­zieht das Salz der Um­ge­bung Wärme und kühlt diese ab.







Das Was­ser ge­friert zu Eis. Das Eis hat sich aus­ge­dehnt.

Um das Ver­hal­ten von Was­ser beim Ab­küh­len ge­nau­er zu un­ter­su­chen gibt es einen kom­pli­zier­te­ren Ver­suchs­auf­bau, den wir in der Schu­le so nicht ma­chen, den Du aber di­gi­tal nach­voll­zie­hen sollst.

Ma­te­ri­al:

Ther­mo­me­ter, Käl­te­mi­schung (Salz, Eis), Er­len­mey­er­kol­ben mit Stop­fen mit Lö­chern und Glas­rohr, Ma­gnet­rüh­rer, Zen­ti­me­ter­ska­la

Der Er­len­mey­er­kol­ben wird so mit Was­ser be­füllt, das keine Luft­bla­sen mehr darin sind. Im Er­len­mey­er­kol­ben ist das Ma­gnet­stein­chen des Ma­gnet­rüh­rers. Das Was­ser soll­te höchs­tens 14°C warm sein.

Der Er­len­mey­er­kol­ben wird in eine Käl­te­mi­schung aus Eis, Was­ser und Salz ge­stellt. Mit einem Ma­gnet­rüh­rer wird das Ma­gnet­stein­chen in Ro­ta­ti­on ver­setzt und das Was­ser im Er­len­mey­er­kol­ben stän­dig durch­ge­rührt. Es wird die Steig­hö­he in Ab­hän­gig­keit von der Tem­pe­ra­tur wäh­rend des Ab­küh­lens ge­mes­sen.

Trage die Werte aus der Ta­bel­le oben unten in das Ko­or­di­na­ten­sys­tem ein.

Die An­oma­lie des Was­sers ist in der Natur wich­tig für das Über­le­ben von Was­ser­tie­ren im Win­ter.



In der Natur fin­den wir wei­te­re Phä­no­me­ne bei denen Wärme die Ur­sa­che ist. Die Wet­ter­phä­no­me­ne Hoch­druck- und Tief­druck­ge­bie­te, Land- und See­wind und der Golf­strom sind mit Hilfe von Wärme bzw. Wär­me­un­ter­schie­den er­klär­bar. Schau Dir die Texte, Bil­der und Ani­ma­ti­on auf Lei­fi­phy­sik zu dem Thema Kon­vek­ti­on in der Natur an).