Was sind Schmelzpunkt und Siedepunkt?
Wenn du einen Feststoff erhitzt, wird er bei einer bestimmten Temperatur flüssig. Diese Temperatur heißt Schmelzpunkt. Wenn du die Flüssigkeit weiter erhitzt, siedet sie bei einer bestimmten Temperatur und wird zum Gas. Diese Temperatur heißt Siedepunkt. Das sind die Werte der vier Stoffe im Simulator:
| Stoff | Schmelzpunkt | Siedepunkt | Flüssiger Bereich |
|---|---|---|---|
| Neon | 24 K (−249 °C) | 27 K (−246 °C) | 3 K |
| Argon | 84 K (−189 °C) | 87 K (−186 °C) | 3 K |
| Sauerstoff | 54 K (−219 °C) | 90 K (−183 °C) | 36 K |
| Wasser | 273 K (0 °C) | 373 K (100 °C) | 100 K |
Um Kelvin in °C umzurechnen, ziehst du 273 ab: 373 − 273 = 100 °C. Die Werte in der Tabelle gelten für einen Druck von 1 atm und sind auf ganze Zahlen gerundet.
Warum hat jeder Stoff andere Werte?
Wenn ein Stoff schmilzt oder siedet, entfernen sich seine Teilchen voneinander. Dafür ist Energie nötig, um die Anziehung zwischen den Teilchen zu überwinden. Je stärker die Anziehung, desto höher sind Schmelz- und Siedepunkt.
- Neon- und Argonatome ziehen sich nur sehr schwach an. Deshalb werden sie erst bei sehr tiefen Temperaturen flüssig.
- Ein Argonatom ist größer als ein Neonatom. Seine Anziehung ist deshalb stärker, und Schmelz- und Siedepunkt sind höher.
- Wassermoleküle ziehen sich durch Wasserstoffbrücken stark an. Deshalb ist Wasser bei Raumtemperatur flüssig.
Erhitze einen Stoff und beobachte, wie sich sein Zustand ändert
Erhitze und kühle vier Stoffe und finde ihre Schmelz- und Siedepunkte am Thermometer. Dieser Simulator gehört zum vollen Zugang. Der Download ist kostenlos, und 2 Kapitel und 5 Simulatoren sind ohne Anmeldung freigeschaltet.
Wie benutzt du den Simulator?
- Wähle rechts einen Stoff: Neon, Argon, Sauerstoff oder Wasser.
- Schiebe den unteren Regler in Richtung Erhitzen 🔥, um den Stoff zu erhitzen, oder in Richtung ❄ Kühlen, um ihn abzukühlen.
- Lies die Temperatur in K am Thermometer links ab und darunter den Zustand des Stoffes.
- Die Buttons ❄ Fest, 💧 Flüssig und ☁ Gas stellen den Schieberegler direkt auf diesen Zustand.
- Beobachte die Teilchen im Behälter in der Mitte: Im Feststoff schwingen sie auf der Stelle, in der Flüssigkeit gleiten sie am Boden entlang, und im Gas füllen sie den Behälter und bewegen sich schnell.
Aufgaben für den Simulator
- Wähle Wasser und bewege den Schieberegler langsam. Bei welcher Temperatur in K ändert sich der Zustand? Antwort: Bei 273 K wird der Feststoff flüssig, und bei 373 K wird die Flüssigkeit zum Gas.
- Vergleiche den flüssigen Bereich von Neon und Wasser. Antwort: Neon 24–27 K, also 3 K. Wasser 273–373 K, also 100 K.
- Bestimme den Zustand von Argon und Sauerstoff bei 88 K. Antwort: Argon ist ein Gas, und Sauerstoff ist flüssig. Bei derselben Temperatur haben die beiden Stoffe verschiedene Zustände.
Was der Simulator beim Schmelzen und Sieden nicht zeigt
Während ein reiner Stoff schmilzt oder siedet, geht die zugeführte Wärme in das Auseinanderrücken der Teilchen, und die Temperatur bleibt konstant. Im Simulator folgt die Temperatur direkt dem Schieberegler, deshalb siehst du diese Pause nicht.
Der Siedepunkt hängt vom Druck ab. Den Einfluss des Drucks erklärt die Anleitung zum Phasendiagramm.
Unterschiede der Siedepunkte nutzt man in der Industrie. Luft wird verflüssigt, und danach werden Argon und Sauerstoff durch fraktionierte Destillation getrennt.
