AggregatzuständeStates of Matter NT · MSV

Die drei ZuständeThe three states

Fest, flüssig,
gasförmig Solid, liquid,
gas

Drei Dinge unterscheiden die Zustände: wie weit die Teilchen voneinander entfernt sind, wie geordnet sie liegen und wie heftig sie sich bewegen. Alles andere — Form, Volumen, ob sich ein Stoff zusammendrücken lässt — folgt daraus. Three things separate the states: how far apart the particles are, how ordered their arrangement is, and how violently they move. Everything else — shape, volume, whether a substance can be squeezed — follows from those.

FestSolid

Jedes Teilchen bleibt an seinem Gitterplatz und schwingt nur darum. Die Linien zeigen die Anziehungskräfte zwischen benachbarten Teilchen. Each particle stays at its lattice site and only vibrates about it. The lines show the forces of attraction between neighbouring particles.

Niedrigste EnergieLowest energy

FestSolid

Im festen Zustand sitzen die Teilchen dicht an dicht auf festen Plätzen. Die Anziehungskräfte zwischen ihnen sind stärker als ihre Bewegung — die Teilchen kommen von ihrem Platz nicht weg, sie schwingen nur darum herum. Diese regelmäßige Anordnung nennt man ein Gitter. In the solid state, particles sit tightly packed at fixed places. The forces of attraction between them are stronger than their movement — a particle cannot leave its place, it only vibrates about it. This regular arrangement is called a lattice.

Weil jedes Teilchen seinen Platz behält, behält auch der ganze Körper seine Form. Zusammendrücken lässt er sich kaum: Es ist fast kein Zwischenraum da, den man noch verkleinern könnte. Because every particle keeps its place, the body as a whole keeps its shape. It can hardly be compressed: there is almost no space left between the particles to squeeze out.

FormShape
eigene, bleibt erhaltenits own, and it keeps it
VolumenVolume
festfixed
AnordnungArrangement
regelmäßiges Gitterregular lattice
BewegungMovement
Schwingen um den festen Platzvibrating about a fixed place
BeispieleExamples
Eis, Eisen, Zucker, Steinice, iron, sugar, rock

FlüssigLiquid

Die Teilchen berühren sich noch, wechseln aber ständig ihre Nachbarn. Die Flüssigkeit sammelt sich unten im Gefäß und bildet eine Oberfläche. Particles still touch, but they change neighbours constantly. The liquid collects at the bottom of the container and forms a surface.

Mittlere EnergieMiddle energy

FlüssigLiquid

Die Teilchen haben jetzt genug Energie, um ihre festen Plätze zu verlassen. Sie gleiten aneinander vorbei und tauschen laufend die Nachbarn — die Anziehung reicht aber immer noch aus, um sie beieinander zu halten. The particles now have enough energy to leave their fixed places. They slide past one another and swap neighbours continually — yet the attraction is still strong enough to hold them together.

Deshalb hat eine Flüssigkeit ein festes Volumen, aber keine eigene Form: Sie nimmt die Form ihres Gefäßes an. Zusammendrücken lässt sie sich fast nicht — die Teilchen berühren sich ja bereits. That is why a liquid has a fixed volume but no shape of its own: it takes on the shape of its container. It can barely be compressed — the particles are already touching.

FormShape
die des Gefäßesthat of its container
VolumenVolume
festfixed
AnordnungArrangement
dicht, aber ungeordnetclose together, but disordered
BewegungMovement
Gleiten, Fließensliding, flowing
BeispieleExamples
Wasser, Öl, Milch, flüssiges Wachswater, oil, milk, molten wax

GasförmigGas

Die Teilchen fliegen geradlinig, bis sie zusammenstoßen oder auf die Wand treffen. Sie verteilen sich über den ganzen Raum. Particles travel in straight lines until they collide with each other or hit a wall. They spread through the whole space.

Höchste EnergieHighest energy

GasförmigGas

Jetzt ist die Bewegung so heftig, dass die Anziehung die Teilchen nicht mehr halten kann. Sie fliegen geradlinig durch den Raum, bis sie auf ein anderes Teilchen oder auf die Gefäßwand treffen. Zwischen ihnen ist fast nur leerer Raum. Now the movement is so violent that attraction can no longer hold the particles. They fly in straight lines until they meet another particle or the wall of the container. Between them there is almost nothing but empty space.

Ein Gas hat deshalb weder eine eigene Form noch ein festes Volumen. Es verteilt sich gleichmäßig in jedem Behälter. Und weil so viel Platz zwischen den Teilchen ist, lässt es sich gut zusammendrücken. A gas therefore has neither a shape nor a volume of its own. It spreads evenly through any container. And because there is so much space between the particles, it can be compressed easily.

FormShape
keine eigenenone of its own
VolumenVolume
keins — füllt den Raumnone — it fills the space
AnordnungArrangement
weit verteilt, ungeordnetfar apart, disordered
BewegungMovement
schnell und geradlinigfast and in straight lines
BeispieleExamples
Luft, Wasserdampf, Heliumair, water vapour, helium

Direkter VergleichSide by side

Alles in einer Tabelle The whole thing in one table

Von links nach rechts nimmt die Energie zu. Reading left to right, each column carries more energy than the last.

Eigenschaften der drei Aggregatzustände Properties of the three states of matter
EigenschaftProperty FestSolid FlüssigLiquid GasförmigGas
FormShape eigeneits own die des Gefäßesof the container keinenone
VolumenVolume festfixed festfixed keinsnone
TeilchenabstandParticle spacing sehr kleinvery small kleinsmall sehr großvery large
AnordnungArrangement geordnetordered ungeordnetdisordered ungeordnetdisordered
BewegungMovement schwingenvibrating gleitensliding fliegenflying
AnziehungskräfteForces of attraction sehr starkvery strong mittelmoderate sehr schwachvery weak
ZusammendrückenCompressible so gut wie nichtpractically not kaumhardly gut möglicheasily

Zur Ehrlichkeit: Die Zeichnungen oben können den echten Maßstab nicht zeigen. Wasserdampf braucht bei normalem Druck ungefähr das 1700-fache Volumen von flüssigem Wasser derselben Masse. Auf dem Bildschirm sind die Gasteilchen also viel zu dicht beieinander gezeichnet — sonst wäre fast nie eines zu sehen. In fairness: the drawings above cannot show the real scale. At normal pressure, steam takes up roughly 1700 times the volume of the same mass of liquid water. So the gas particles on screen are drawn far too close together — otherwise you would almost never see one.

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