Wärmelehre: Grundlagen und Aggregatzustände

Die Wärmelehre bildet die Basis für das Verständnis thermodynamischer Prozesse. Sie befasst sich mit dem Teilchenmodell, den Aggregatzuständen und deren Übergängen. Diese Konzepte sind fundamental für das Verständnis von Wärmeübertragung und Energieumwandlungen.

Vocabulary: Aggregatzustände sind die verschiedenen Erscheinungsformen eines Stoffes: fest, flüssig und gasförmig.

Das Teilchenmodell erklärt die unterschiedlichen Eigenschaften der Aggregatzustände auf molekularer Ebene. In festen Stoffen sind die Teilchen in einem Gitter angeordnet, während sie in Flüssigkeiten ungeordnet, aber noch durch Kohäsionskräfte verbunden sind. In Gasen bewegen sich die Teilchen frei und haben kaum Wechselwirkungen untereinander.

Example: Wasser existiert bei Normaldruck als Eis (fest) unter 0°C, als flüssiges Wasser zwischen 0°C und 100°C und als Wasserdampf (gasförmig) über 100°C.

Die Phasenübergänge zwischen den Aggregatzuständen erfordern spezifische Energiemengen. Besonders wichtig sind hierbei die Schmelz- und Verdampfungswärme. Die Verdampfungsenthalpie Wasser beträgt 2256 kJ/kg, was bedeutet, dass diese Energiemenge benötigt wird, um 1 kg Wasser bei 100°C vollständig zu verdampfen.

Highlight: Die hohe spezifische Wärmekapazität Wasser von 4,2 kJ/(kg·°C) macht es zu einem ausgezeichneten Wärmespeicher, was in vielen technischen Anwendungen genutzt wird.