Physik Klasse 5
In welchen Zustandsformen kennen wir Wasser?
Wasser und seine unterschiedlichen Aggregatzustände spielen in vielen Bereichen unseres Lebens eine bedeutende Rolle. Wir trinken es nicht nur und wir waschen uns damit, wir erfreuen uns ebenfalls an seinem gefrorenen Zustand beim Ski- und Eislaufen. Auch in einer Sauna, speziell in einer Dampfsauna, begegnet uns das Element Wasser wieder in einem anderen Aggregatzustand. Diesmal ist es der Übergang vom flüssigen Zustand in Dampf.
Die folgenden Schülerversuche zeigen, wie das Wasser seinen jeweiligen Aggregatzustand ändern kann.
Schülerversuch:
Erwärme Wasser in einem Becherglas messe die Temperatur. Trage danach alle 30 Sekunden den Wert in eine Tabelle und zeichne den Graphen.
Bei 100 Grad siedet das Wasser. Mit anderen Worten: Einhundert Grad ist die Siedetemperatur von Wasser.
Schülerversuch:
Stelle eine Kältemischung her. Messe anschließend in einem Reagenzglas die Temperatur. Trage diese danach alle 30 Sekunden in eine Tabelle und zeichne den Graphen.
Wasser gefriert bei 0 Grad. Mit anderen Worten: Diese Temperatur ist die Gefriertemperatur oder der Gefrierpunkt.
Schülerversuch:
Wir erwärmen ein Becherglas mit Eiswasser. Dann messen wir die Temperatur.
Wenn man Eiswasser erwärmt, steigt die Temperatur erst dann, wenn alles Eis geschmolzen ist. Solange noch Eis im Wasser ist, beträgt die Temperatur 0 Grad.
Schülerversuch:
Wir lassen Wasserdampf an einem Glas kondensieren.
Bei 100 Grad verdampft Wasser. An einer Glasscheibe kondensiert der Wasserdampf anschließend wieder zu Wasser.
Merke:
Bei 0 Grad schmilzt Eis; Wasser gefriert.
Bei 100 Grad verdampft Wasser; Wasserdampf kondensiert.
Aggregatzustände:
Wasser kommt vor als Eis, als Flüssigkeit und als Dampf. Der Übergang der Flüssigkeit Wasser in Dampf heißt sieden, der von Dampf in Flüssigkeit kondensieren. Beides findet bei 100 Grad statt. Der Übergang von Eis in flüssiges Wasser heißt schmelzen, die Umkehrung gefrieren. Beides findet bei 0 Grad statt.
Fest, flüssig, gasförmig: Diese Zustände nennen wir Aggregatzustände.
Werden auch andere Stoffe flüssig?
Wir betrachten zum Beispiel: Butter, Kerzenwachs, Blei, Eisen, Luft, Flüssiggas…
Schülerversuch:
Wir stellen eine Kältemischung mit einem Fläschchen Wasser und mit einem Fläschchen Kerzenwachs her.
Anomalie des Wassers
Wasser dehnt sich beim Erstarren aus, alle anderen Stoffe ziehen sich zusammen. Dieses Verhalten von Wasser wird Anomalie des Wassers genannt.
Schülerversuch:
Wir lassen Eis in einem Glas Wasser schwimmen. Danach messen wir die Temperatur oben und unten.
Dann lassen wir festes Fett schmelzen, geben festes Fett hinzugeben, es versinkt.
Wasser hat seine größte Dichte bei 4 0C, darunter dehnt es sich wieder aus.
Das hat Konsequenzen, zum Beispiel:
Im Winter können Wasserrohr und Straßenbelag brechen.
Man kann mit Wasser sogar Felsen sprengen.
Ein See friert im Winter von oben nach unten zu.
Alle Stoffe können in den drei Aggregatzuständen fest, flüssig und gasförmig vorkommen. Die Übergänge zwischen den Zuständen erfolgen bei bestimmten Temperaturen, die für den Stoff kennzeichnend sind. Wenn Wasser zu Eis gefriert, dann nimmt sein Volumen zu. Bei allen anderen Stoffen nimmt es ab. Man spricht daher von der Anomalie des Wassers.
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