Wenn wir die Phasenübergangsprozesse, also die Phasenänderungen eines Stoffes, studieren, sehen wir, dass es dazu notwendig ist, dem betreffenden Stoff Wärme zuzuführen oder abzuführen. In unserem täglichen Leben können wir den Phasenwechsel von Wasser beobachten, das aus einem auf einer Wäscheleine ausgelegten Kleidungsstück oder aus einem schmelzenden Eiswürfel verdunstet, wenn er der Umwelt ausgesetzt ist.
Wir können dann den Phasenübergang als die innere Umorganisation der Moleküle eines Stoffes definieren, die zu erheblichen Veränderungen seiner Eigenschaften führt. Auf der Ebene der Erinnerung an Phasenübergänge haben wir:
gasförmig zu flüssig →Kondensation
flüssig zu gasförmig →Verdampfung
flüssig bis fest →Erstarrung
fest bis flüssig →schmelzen
fest zu gasförmig →Sublimation
gasförmig zu fest →Sublimation
Wir haben gesehen, dass physikalische Prozesse, die in geschlossenen Systemen ablaufen, die Gesamtenergie des Systems erhalten. Bei Phasenübergangsprozessen wie Schmelzen und Verdampfen bleibt die Temperatur konstant, obwohl dem System Wärme zugeführt wird. Um zu verstehen, wohin diese Energie geht, schauen wir uns mikroskopisch an, was vor sich geht.
Wir können jedem Stoffteilchen eine potentielle Energie als die Energie zuordnen, die benötigt wird, um es in diese Position zu bringen. Wenn wir ihre innere Anordnung ändern wollen, müssen wir an den Teilchen arbeiten. Daher können wir der Anordnung der Atome und Moleküle des Stoffes eine potentielle Energie zuordnen.
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Bei Wärmezufuhr neigen Atome und Moleküle dazu, stärker zu schwingen, wodurch die Temperatur steigt, die ein Maß für die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen ist. Während des Fusions- oder Verdampfungsprozesses bleibt die Temperatur konstant, aber die Anordnung von Atomen und Molekülen verändert sich.
Die potentielle Energie jeder Änderung, und die Variation dieser potentiellen Energie ist die Wärme, die von der Substanz abgegeben oder weggenommen wird.
Das Maß für die verbrauchte Energie pro Masseneinheit ist die latente Schmelz- oder Verdampfungswärme. Je größer die latente Wärme, desto größer die Variation der potentiellen Energie aufgrund der Modifikation der atomaren oder molekularen Anordnung dieser Substanz.
Auf diese Weise bleibt die Gesamtenergie bei den Phasenübergangsprozessen erhalten. Die zugeführte oder entzogene Energie wird in kinetische Energie oder in potentielle Energie umgewandelt (innere Atomumlagerung).
Von Domitiano Marques
Abschluss in Physik
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SILVA, Domitiano Correa Marques da. "Energieeinsparung bei Phasenübergängen"; Brasilien Schule. Verfügbar in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/conservacao-energia-nas-transicoes-fase.htm. Zugriff am 27. Juni 2021.
