Die vier ÜbergängeThe four changes
Vier Wege,
zwei Paare
Four routes,
two pairs
Ein Stoff wechselt seinen Zustand immer auf demselben Weg zurück, auf dem er gekommen ist. Deshalb gehören die vier Übergänge paarweise zusammen: 01 und 02 zwischen fest und flüssig, 03 und 04 zwischen flüssig und gasförmig. Wähle einen aus. A substance always changes back along the same route it came. That is why the four changes belong together in pairs: 01 and 02 between solid and liquid, 03 and 04 between liquid and gas. Pick one.
Teilchendarstellung der ausgewählten Zustandsänderung: Die Teilchen gehen aus der Anordnung des Ausgangszustands in die des Endzustands über. Der Text daneben beschreibt denselben Vorgang. Particle diagram of the selected change of state: the particles move from the arrangement of the starting state into that of the final state. The text beside it describes the same process.
FestSolid FlüssigLiquid
Energie wird zugeführtEnergy goes in
Die Teilchen schwingen immer heftiger, bis die Anziehung sie nicht mehr auf ihren Gitterplätzen halten kann. Das Gitter bricht auf, die Teilchen gleiten aneinander vorbei — der Stoff wird flüssig. Die zugeführte Energie steckt danach in den gelösten Bindungen, nicht in einer höheren Temperatur. The particles vibrate harder and harder until attraction can no longer hold them at their lattice sites. The lattice breaks open and the particles start sliding past one another — the substance becomes liquid. The energy that went in is afterwards stored in the broken bonds, not in a higher temperature.
Bei WasserFor water 0 °C Schmelztemperatur. Ein Eiswürfel in der Hand ist das Standardbeispiel.Melting point. An ice cube in your hand is the standard example.
FlüssigLiquid FestSolid
Energie wird abgegebenEnergy comes out
Wird der Flüssigkeit Energie entzogen, werden die Teilchen langsamer. Irgendwann reicht die Anziehung wieder aus, um sie festzuhalten, und sie ordnen sich zu einem Gitter. Dabei wird genau die Energie wieder frei, die beim Schmelzen nötig war. Take energy away from the liquid and the particles slow down. At some point attraction is strong enough to hold them again, and they settle into a lattice. In doing so they release exactly the energy that melting had needed.
Bei WasserFor water 0 °C Erstarrungstemperatur — dieselbe Temperatur wie beim Schmelzen. Wasser im Eisfach.Freezing point — the same temperature as melting. Water in the freezer.
FlüssigLiquid GasförmigGas
Energie wird zugeführtEnergy goes in
Jetzt bekommen die Teilchen so viel Energie, dass sie sich vollständig voneinander lösen und in den Raum darüber fliegen. Die Anziehung muss dabei ganz überwunden werden — deshalb braucht das Verdampfen sehr viel mehr Energie als das Schmelzen. Now the particles gain so much energy that they break away from one another completely and fly off into the space above. Attraction has to be overcome entirely — which is why vaporising takes far more energy than melting.
Bei WasserFor water 100 °C Siedetemperatur bei normalem Luftdruck. Aber auch weit darunter gehen einzelne besonders schnelle Teilchen an der Oberfläche in die Luft über — das heißt Verdunsten, und deshalb trocknet eine Pfütze auch bei 15 °C.Boiling point at normal air pressure. But well below it, individual fast particles still leave the surface — that is called evaporation, and it is why a puddle dries up at 15 °C.
GasförmigGas FlüssigLiquid
Energie wird abgegebenEnergy comes out
Ein Gasteilchen, das langsam genug geworden ist, wird von den anderen wieder eingefangen. Aus dem Gas wird eine Flüssigkeit, und die gespeicherte Energie wird dabei wieder frei. Genau deshalb verbrüht 100 °C heißer Wasserdampf die Haut viel schlimmer als 100 °C heißes Wasser. A gas particle that has slowed down enough gets captured by the others again. The gas turns back into a liquid, and the stored energy is released. That is exactly why steam at 100 °C scalds skin far worse than water at 100 °C.
Im AlltagEveryday Beschlagene ScheibeA misted window Auch Wolken und der Deckel über dem Kochtopf sind Kondensation.Clouds and the lid over a cooking pot are condensation too.
Alle vier auf einen BlickAll four at once
Hinauf kostet Energie, hinunter gibt sie zurück Going up costs energy, coming down gives it back
Je höher ein Zustand in dieser Karte steht, desto mehr Energie steckt in ihm. The higher a state sits on this map, the more energy it holds.
Die AbkürzungThe shortcut
Manche Stoffe überspringen den flüssigen Zustand Some substances skip the liquid state
Es gibt zwei weitere Übergänge, die nicht zu den vier oben gehören, weil sie die Mitte auslassen: Beim Sublimieren geht ein Stoff direkt von fest nach gasförmig, beim Resublimieren direkt zurück. Trockeneis, also festes Kohlenstoffdioxid, tut genau das — es wird nie nass. Auch Schnee kann bei Frost langsam verschwinden, ohne vorher zu schmelzen. There are two further changes that do not belong to the four above, because they leave out the middle: in sublimation a substance goes straight from solid to gas, and in deposition straight back again. Dry ice — solid carbon dioxide — does exactly that; it never gets wet. Snow, too, can slowly disappear in freezing weather without melting first.
Sie sind nicht nummeriert, weil sie kein Paar der Reihe nach bilden, sondern eine Abkürzung quer durch die Karte. They carry no number here because they are not the next step in the sequence — they are a shortcut straight across the map.