Experiment 40: Wie „funktionieren“ die Aggregatzustände?

Auf Grund der vielen Kommentare zum Artikel über Aggregatzustände habe ich mir ein einfaches Experiment dazu ausgedacht.

Was brauche ich?

• Eine Schüssel,
• einen Haufen Murmeln und
• meinen Finger.

Wie lange dauert es?

Weniger als 5 Minuten.

Wie funktioniert es?

Im ersten Schritt füllen wir die Schüssel ganz mit Murmeln. Die kleinen Glaskugeln müssen mindestens 2 Lagen hoch sein. Besser wären 3. Dann versuchst Du, den Finger hinein zu stecken und die Murmeln umzurühren. Du wirst merken, dass das gar nicht so einfach ist. Wenn die Murmeln eng genug liegen, wirst Du es vielleicht gar nicht schaffen. Dieser Zustand ist dass Beispiel für feste Stoffe.

Im zweiten Schritt nimmst Du so viele Murmeln heraus, dass sie nur noch eine Ebene bilden und dann noch ein paar (nicht zu viele). Jetzt wieder umrühren. Du merkst, dass Du sie leicht rühren kannst, aber dabie berührst Du sie eigentlich ständig. Das soll den Zustand flüssig darstellen.

Im letzten Schritt lässt Du nur noch drei oder vier Murmeln in der Schüssel. Jetzt kannst Du noch leichter rühren und berührst dabei kaum noch Murmeln. So kann man sich gasförmig vorstellen.

Was bedeutet das?

Jeder Stoff besteht aus Molekülen (ein Molekül ist ein Gebilde aus Atomen). Bei festen Stoffen sitzem diese Molküle end beieinander, so wie in der vollen Schüssel. Wird ein Stoff erhitzt, dehnt er sich aus. Man sagt auch, seine Dichte wird geringen (größeres Volumen bei gleicher Masse). Das bedeutet, die Molküle rücken auseinander und man kann sie leichter bewegen, weil sie sich nicht mehr gegenseitig verkeilen. Der Stoff wird flüssig. Man kann ihn also leicht umrühren, aber man merkt noch einen Widerstand. So wie bei unserer Schüssel im zweiten Schritt.

Wenn man den Stoff weiter erhitzt, dehnt er sich noch mehr aus. Die Molküle rücken so weit auseinander, dass sie überhaupt keinen Widerstand mehr leisten (wie die Murmeln im dritten Schritt). Der Stoff ist jetzt gasförmig.

Im richtigen Leben kann man das auch beobachten

In ein Einwegfeuerzeug wird Gas unter hohem Druck gepresst, wenn es gefüllt wird. Dabei werden die Gasmoleküle so fest zusammengedrückt, dass sie wieder flüssig werden, ohne dass sie gekühlt werden müssen. In dem Moment, wenn man auf den Hebel drückt, der das Ventil öffnet, strömt das Gas aus dem Druckbehälter und die Moleküle können wieder auseinanderrücken. Sofort ist das Gas wieder ein richtiges Gas und keine Flüssigkeit mehr.