====== Die Zustandsformen des Wassers ====== ===== Experiment: Zustandsformen des Wassers ===== ==== Material ==== * eine Eiswürfelform * Wasser * ein Gefrierschrank * eine Glasschale * ein Thermometer * ein Kochtopf * ein Glasdeckel von einem Kochtopf ==== Durchführung ==== {{:b45d0af1-e775-47a1-923e-349a8b577dbf.jpeg?50|}} Bedenke beim Experimentieren die Regeln und die Schritte des [[:allgemeines|Forscherkreislaufs]]. **Vorsicht, Verbrennungsgefahr!** Frage einen Erwachsenen um Hilfe beim Kochen des Wassers! - Befülle eine Eiswürfelform mit Wasser und stelle sie über Nacht in den Gefrierschrank. - Am nächsten Tag geht es weiter: Fülle die Eiswürfel in eine Glasschale und stelle das Thermometer hinein. Beobachte genau, was mit den Eiswürfeln passiert. Behalte dabei auch das Thermometer im Blick. - Gib das geschmolzene Eis in den Kochtopf und bringe es zum Kochen. - Lege den Topfdeckel auf den Topf. - Nach einiger Zeit kannst du den Topfdeckel wieder herunternehmen und die Innenseite des Deckels betrachten. Was kannst du beobachten? {{:wasser:b9229adf-def8-46c7-a0a4-564e38d31ae3.jpeg?600|}} ==== Beobachtung ==== ++++ Wenn du hier klickst, kannst du die Beobachtung lesen.| ### Füllt man das Wasser in die Eiswürfelform und stellt diese über Nacht in den Gefrierschrank ist das zuvor flüssige Wasser am nächsten Tag fest. Füllt man die Eiswürfel bei Zimmertemperatur in eine Glasschale verflüssigt sich das Eis. Es verflüssigt sich bei einer Temperatur von 0 °C. Solange Eis vorhanden ist, steigt die Temperatur nicht an, sondern bleibt gleich. Hat sich alles Eis verflüssigt, steigt die Temperatur. Bringt man das Wasser zum Kochen, lassen sich aufsteigende Blasen in der Flüssigkeit und aufsteigender Dampf beobachten. Setzt man den Deckel auf das kochende Wasser, sammeln sich Wassertropfen am Topfdeckel. ### ++++ ==== Erklärung ==== ++++ Hier findest du die Erklärung zum Experiment.| ### Das Experiment zeigt dir, dass Wasser in unserem Alltag sowohl **fest**, **flüssig** oder **gasförmig** vorkommen kann. Dies sind unterschiedliche Zustände, die Stoffe annehmen können. Man bezeichnet sie als **Aggregatzustände**. Ist Wasser fest, so wird es **Eis** genannt. Ist Wasser flüssig, so wird es **Wasser** genannt. Ist Wasser gasförmig, so wird es **Wasserdampf** genannt. ### ### {{:wasser:c94fa2cc-9aea-43c7-9d3a-a7e50056ae18.jpeg?100 |}} \\ \\ Wenn du das Wasser in den Gefrierschrank stellst, ändert das Wasser zuerst seinen Zustand von flüssig zu fest. Den Wechsel vom flüssigen zum festen Zustand nennt man **Erstarren** oder **Gefrieren**. Das flüssige Wasser wechselt seinen Zustand, da es ab einer Temperatur von 0 °C und niedriger erstarrt und dabei zu Eis wird. Diese Temperatur wird **Erstarrungstemperatur** oder **Gefrierpunkt** genannt. Da man das flüssige Wasser in den Gefrierschrank gibt, wird es abgekühlt. Die Temperaturen im Gefrierschrank liegen unter der Erstarrungstemperatur. Kühlt das Wasser im Gefrierschrank auf eine Temperatur von 0 °C ab, beginnt es, zu erstarren. ### ### {{:wasser:d0cb33f0-6835-4863-988c-936bca53ebf8.jpeg?100 |}} \\ \\ Nimmt man das Eis aus dem Gefrierschrank, wird es flüssig. Den Wechsel vom festen zum flüssigen Zustand bezeichnet man als **Schmelzen**. Ab einer Temperatur von 0 °C beginnt das Eis zu schmelzen und wird dabei zu Wasser. Diese Temperatur wird **Schmelzpunkt** genannt. Damit das Eis zu schmelzen beginnt, muss es erwärmt werden. Da die Raumtemperatur über 0 °C liegt, wird Wärme aus der Umgebung hinzugeführt. Während dem Schmelzvorgang bleibt die Temperatur des Wasser-Eis-Gemisches gleich, solange Eis **und** Wasser noch vorhanden sind. Hat sich alles Eis verflüssigt, steigt die Temperatur. Auch beim Erstarrungsvorgang verändert sich die Temperatur nicht. ### ### {{:wasser:b439e632-7178-41a0-b1f0-c9da4e0b4db2.jpeg?100 |}} \\ \\ Wenn du das Wasser in den Kochtopf gibst und es zum Kochen bringst, ändert das Wasser seinen Zustand von flüssig zu gasförmig. Den Wechsel von Wasser (flüssig) zu Wasserdampf nennt man **Verdampfen**. An den aufsteigenden Blasen in der Flüssigkeit kannst du erkennen, dass das Wasser verdampft. Die Blasen sind mit Wasserdampf gefüllt. An der Wasseroberfläche gelangt der Wasserdampf dann in die Luft. Damit flüssiges Wasser zu Verdampfen beginnt, muss es auf eine Temperatur von 100 °C erwärmt werden. Diese Temperatur wird **Siedepunkt** genannt. Durch die Herdplatte wird Wärme hinzugeführt, sodass das Wasser auf eine Temperatur von 100 °C erwärmt wird. Das Wasser verdampft zu Wasserdampf. Wie du im Themenbereich [[:zusammensetzung-der-luft|Luft]] lernen kannst, ist in der Luft unter anderem immer Wasserdampf enthalten. ### ### {{:wasser:95ddf5ba-7d21-4699-9e09-8017b82308fc.jpeg?100 |}} \\ \\ Setzt man den Kochtopfdeckel auf den Topf, sammeln sich Wassertropfen am Deckel. An diesen wird sichtbar, dass das Wasser seinen Zustand von gasförmig zu flüssig ändert. Diesen Übergang nennt man **Kondensieren**. Ab einer Temperatur von 100 °C und niedriger kondensiert Wasserdampf und wird dabei zu Wasser. Diese Temperatur wird **Kondensationspunkt** genannt. Die warme Luft und der darin enthaltene Wasserdampf steigen auf. Am kalten Kochtopfdeckel kühlt die Luft und der darin enthaltene Wasserdampf ab. Kalte Luft kann weniger Wasserdampf aufnehmen als warme Luft. Deshalb kondensiert der Wasserdampf am Kochtopfdeckel. ### ++++ {{ :wasser:52c38d7e-7504-4657-9db5-742b60a3bd6c.jpeg?400 |}} ### Wie du im Bild erkennen kannst, kann Wasser in verschiedenen Aggregatzuständen vorkommen: Fest (Eis), flüssig (Wasser) oder gasförmig (Wasserdampf). Auch wenn Wasser, je nach Zustand, unterschiedlich bezeichnet wird, bleibt es dennoch erhalten. Es wechselt nur seinen Zustand. ### {{:wasser:c94fa2cc-9aea-43c7-9d3a-a7e50056ae18.jpeg?200 |}} ++++Erstarren| \\ ### Den Übergang von Wasser zu Eis nennt man **Erstarren**. Zum Erstarren muss Wasser abgekühlt werden. Wasser erstarrt ab einer Temperatur von 0 °C und wird dabei zu Eis. Deshalb wird diese Temperatur auch **Erstarrungspunkt** genannt. Welche besondere Eigenschaft Eis hat, kannst du [[wasser:dichteanomalie|hier]] entdecken. ### ++++ \\ {{:wasser:d0cb33f0-6835-4863-988c-936bca53ebf8.jpeg?200 |}} ++++Schmelzen| \\ ### Den Übergang von Eis zu Wasser nennt man **Schmelzen**. Zum Schmelzen muss Wärme hinzugeführt werden. Eis schmilzt ab einer Temperatur von 0 °C und wird dabei zu Wasser. Diese Temperatur wird **Schmelzpunkt** genannt. ### ++++ \\ {{:wasser:b439e632-7178-41a0-b1f0-c9da4e0b4db2.jpeg?200 |}} ++++Verdampfen| \\ ### Den Übergang von Wasser zu Wasserdampf nennt man **Verdampfen**. Zum Verdampfen muss Wärme hinzugeführt werden. Wasser verdampft ab einer Temperatur von 100 °C und wird dabei zu Wasserdampf. Diese Temperatur wird **Siedepunkt** genannt. Den Unterschied zum Verdunsten kannst du [[wasser:Verdunsten verdampfen|hier]] entdecken. ### ++++ \\ {{:wasser:95ddf5ba-7d21-4699-9e09-8017b82308fc.jpeg?200 |}} ++++Kondensieren| \\ ### Den Übergang von Wasserdampf zu Wasser nennt man **Kondensieren**. Zum Kondensieren muss der Wasserdampf abgekühlt werden. Dabei kondensiert Wasserdampf ab einer Temperatur von 0 °C und wird dabei zu Wasser. Deshalb wird diese Temperatur auch **Kondensationspunkt** genannt. ### ++++ \\ {{:wasser:be45bb06-4401-4a65-bccb-6699788f731f.jpeg?200 |}} ++++Sublimieren| \\ ### Den direkten Übergang vom festen zum gasförmigen Zustand bezeichnen Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen als **Sublimation**. Dabei wird der flüssige Zustand übersprungen. Das kannst du beobachten, wenn du nasse Wäsche im Freien an sehr kalten Wintertagen trocknest. Zunächst erstarrt das Wasser zu Eis und sublimiert dann zu Wasserdampf. ### ++++ \\ {{:wasser:d4a7f192-89ed-4a75-ac37-f6748d8eea60.jpeg?200 |}} ++++Resublimieren| \\ ### Den direkten Übergang vom gasförmigen zum festen Zustand bezeichnen Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen als **Resublimation**. Der flüssige Zustand wird übersprungen. Ein Alltagsbeispiel ist die Bildung von Raureif an sehr kalten Wintertagen. Wasserdampf, der in der Luft enthalten ist, wird unmittelbar zu Eiskristallen. Die Resublimation kannst du [[wasser:loesemittel|hier]] in einem Experiment beobachten. {{ :wasser:4c1d5ce1-3fb4-4d5d-9a8a-680eedc33d5f.jpeg?200|}} ### ++++ **Was passiert beim Duschen am Spiegel?**\\ ++++Antwort| ### Das Experiment zeigt dir, dass in der Luft unter anderem immer Wasserdampf enthalten ist. Die Kondensation hast du sicherlich auch schon einmal nach dem Duschen beobachtet, wenn der Spiegel danach beschlagen ist. Die Luft und der darin enthaltene Wasserdampf kühlen am kalten Spiegel ab. Kalte Luft kann weniger Wasserdampf aufnehmen als warme Luft. Der Wasserdampf kondensiert. Deshalb ist der Spiegel beschlagen. ### ++++ **Jetzt bist du dran.**\\ Kennst du dich schon gut mit den Zustandsänderungen aus? Teste [[https://learningapps.org/watch?v=p03rzgj2522|hier]] dein Wissen. \\ Kannst du die Fragen zu den Zustandsänderungen in deinem Alltag beantworten. Finde es [[https://learningapps.org/watch?v=p4og9h61322|hier]] heraus. **Wusstest du**, dass Wasser auf dem Mount Everest bereits bei 71 °C verdampfen würde? \\ ### {{ :wasser:d10ea9bc-6473-4082-b43b-41eca10b731c.jpeg?350|}} Ob Wasser zu verdampfen beginnt, hängt nicht nur davon ab, dass Wärme hinzugeführt wird, sondern auch vom [[:experiment-luftdruck|Luftdruck]], der in der Atmosphäre herrscht. Der Luftdruck entsteht dadurch, dass auch Luft ein Gewicht hat und so auf Flächen drückt. Steigt der Luftdruck, der in der Atmosphäre herrscht, steigt auch die Siedetemperatur. Sinkt der Luftdruck, der in der Atmosphäre herrscht, sinkt auch die Siedetemperatur. Da mit steigender Höhe der Luftdruck in der Atmosphäre abnimmt, sinkt auch die Siedetemperatur von Wasser. Wasser würde so auf dem Mount Everest, der höher gelegen ist, schon bei 71 °C verdampfen. Der Druck, der auf die Wasseroberfläche ausgeübt wird, ist hierbei nicht so groß, weshalb das Wasser unter 100 °C in den gasförmigen Zustand entweichen kann. ###