AggregatzuständeStates of Matter NT · MSV

Das TeilchenmodellThe particle model

Warum das
alles so ist Why all of
this happens

Niemand hat je ein einzelnes Teilchen mit bloßem Auge gesehen. Das Teilchenmodell ist eine Vorstellung, die wir uns machen — und sie ist so nützlich, weil vier einfache Annahmen ausreichen, um alles auf diesen Seiten zu erklären. Nobody has ever seen a single particle with the naked eye. The particle model is a picture we build for ourselves — and it is so useful because four simple assumptions are enough to explain everything on these pages.

Die AnnahmenThe assumptions

Vier Sätze, mehr braucht es nicht Four statements, and no more

Sie gelten alle gleichzeitig — es ist keine Reihenfolge. They all hold at the same time — this is not a sequence.

TeilchenParticles
Jeder Stoff besteht aus unvorstellbar kleinen Teilchen. Sie sind so winzig, dass in einem einzigen Wassertropfen mehr davon stecken, als es Menschen auf der Erde gibt. Every substance is built from unimaginably small particles. They are so tiny that a single drop of water contains more of them than there are people on Earth.
Leerer RaumEmpty space
Zwischen den Teilchen ist nichts — kein Staub, keine Luft, wirklich nichts. Deshalb kann man Stoffe überhaupt zusammendrücken. Between the particles there is nothing — no dust, no air, genuinely nothing. That is the only reason substances can be compressed at all.
BewegungMovement
Die Teilchen bewegen sich ununterbrochen, von selbst und ohne Antrieb. Je höher die Temperatur, desto schneller. Temperatur ist nichts anderes als ein Maß für diese Bewegung. The particles move constantly, by themselves, with nothing driving them. The higher the temperature, the faster they go. Temperature is nothing but a measure of that movement.
AnziehungAttraction
Zwischen den Teilchen wirken Anziehungskräfte. Der Wettstreit zwischen dieser Anziehung und der Bewegung entscheidet über den Aggregatzustand — und über sonst nichts. Forces of attraction act between the particles. The contest between that attraction and the movement decides the state of matter — and nothing else does.

Selbst ausprobierenTry it yourself

Ein Kilogramm Wasser, langsam erhitzt One kilogram of water, heated slowly

Schiebe Energie hinein und beobachte, was mit Temperatur und Teilchen passiert. Push energy in and watch what happens to the temperature and to the particles.

TemperaturTemperature -25,0 °C
Zugeführte EnergieEnergy added 0 kJ
ZustandState

EisIce

Dieselben Teilchen wie überall auf dieser Seite. Ihre Geschwindigkeit wächst mit der Temperatur — in der Darstellung dreifach übertrieben, denn in Wirklichkeit sind die Teilchen bei 100 °C nur etwa 17 % schneller als bei 0 °C. The same particles as everywhere else on this site. Their speed grows with temperature — exaggerated threefold here, because in reality particles at 100 °C are only about 17 % faster than at 0 °C.
0 °C 50 °C 100 °C TEMPERATURTEMPERATURE 01 / 02 03 / 04 EISICE WASSERWATER DAMPFSTEAM ZUGEFÜHRTE ENERGIE →ENERGY ADDED →
Heizkurve von Wasser. Von links nach rechts wird ständig Energie zugeführt. Die Temperatur steigt — aber zweimal bleibt sie stehen: bei 0 °C, solange Eis schmilzt, und bei 100 °C, solange Wasser siedet. Der Farbstreifen unten zeigt, welche Zustände gerade vorliegen; wo zwei Farben übereinanderliegen, sind beide gleichzeitig da. Die Breite der Abschnitte ist hier schematisch — die echten Anteile stehen darunter. Heating curve of water. Energy is added continuously from left to right. The temperature climbs — but twice it stalls: at 0 °C while ice is melting, and at 100 °C while water is boiling. The colour strip below shows which states are present; where two colours are stacked, both exist at once. The widths here are schematic — the real proportions are shown underneath.

Echte AnteileThe real proportions

Fast drei Viertel der Energie gehen ins Sieden Almost three quarters of the energy goes into boiling

Derselbe Vorgang, diesmal maßstabsgetreu. The same process, this time drawn to scale.

Energie für 1 kg Wasser von −25 °C bis 125 °C, bei normalem Luftdruck Energy for 1 kg of water from −25 °C to 125 °C, at normal air pressure
SchrittStep EnergieEnergy AnteilShare
Eis −25 → 0 °Cice −25 → 0 °C 53 kJ1,7 %
Schmelzen bei 0 °Cmelting at 0 °C 334 kJ10,7 %
Wasser 0 → 100 °Cwater 0 → 100 °C 418 kJ13,4 %
Verdampfen bei 100 °Cvaporising at 100 °C 2257 kJ72,5 %
Dampf 100 → 125 °Csteam 100 → 125 °C 50 kJ1,6 %

Das ist der Grund, warum ein Topf Wasser schnell heiß wird, aber ewig braucht, um leerzukochen: Das Verdampfen allein verschlingt rund fünfmal so viel Energie wie das Erwärmen von 0 auf 100 °C. This is why a pot of water heats up quickly but takes forever to boil dry: vaporising alone swallows roughly five times the energy needed to heat it from 0 to 100 °C.

Grenzen des ModellsLimits of the model

Ein Modell ist kein Foto A model is not a photograph

Die Punkte auf diesen Seiten sind kein Bild davon, wie Teilchen aussehen. Ein einzelnes Teilchen ist nicht blau, nicht warm und nicht flüssig — Farbe, Temperatur und Aggregatzustand sind Eigenschaften des ganzen Stoffes, nie eines einzelnen Teilchens. The dots on these pages are not a picture of what particles look like. A single particle is not blue, not warm and not liquid — colour, temperature and state of matter are properties of the substance as a whole, never of one particle.

Und das Modell erklärt nicht alles. Nach ihm müsste ein fester Stoff immer dichter sein als der flüssige — Eis schwimmt aber auf Wasser. Diese Anomalie des Wassers braucht eine genauere Vorstellung davon, wie die Teilchen einander festhalten. And the model does not explain everything. By its logic a solid should always be denser than its liquid — yet ice floats on water. This anomaly of water needs a more detailed picture of how the particles hold on to one another.

Ein Modell ist gut, solange es das erklärt, wofür man es braucht. Für die Aggregatzustände reicht dieses hier vollkommen aus. A model is good as long as it explains what you need it to explain. For states of matter, this one is entirely enough.

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