Direkt zum Inhalt

Grundwissen

Volumenänderung von Stoffen

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Die meisten Körper vergrößern bei Erwärmung ihr Volumen.
  • Die Volumenänderung ist bei Gasen größer als bei Flüssigkeiten und bei Flüssigkeiten größer als bei Festkörpern.
  • Wasser und Gummi verhalten sich in bestimmten Temperaturbereichen anders.
Aufgaben Aufgaben

Erklärung im Teilchenmodell

Die meisten Körper - ob fest, flüssig oder gasförmig - vergrößern bei Temperaturerhöhung ihr Volumen.
Im Teilchenmodell bedeutet Temperaturerhöhung eine Erhöhung der mittleren kinetischen Energie der Teilchen. Warme Teilchen schwingen also stärker hin und her. Du kannst dir sicher vorstellen, dass schnell hin und her flitzende Teilchen mehr Raum beanspruchen. Im folgenden Bild ist diese Vorstellung auf Menschen übertragen, die, wenn sie wie beim Tanzen in Bewegung sind, ebenso mehr Platz brauchen.

 

waermelehre_teilchenmodell_ausdehnung.png Joachim Herz Stiftung
Eine Menschengruppe die stillsteht, benötigt weniger Platz als wenn sich alle Menschen bewegen.

Allerdings gibt es auch Ausnahmen von der Regel: Manchen Stoffe verringern - zumindest in bestimmten Temperaturbereichen - ihr Volumen bei Temperaturerhöhung. Dies sind z.B. Gummi oder Wasser.

Vergleich von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen

Allgemein ist die Volumenänderung bei einer bestimmten Temperaturerhöhung bei einem Gas größer als bei einer Flüssigkeit und bei einer Flüssigkeit größer als bei einem Festkörper. Dabei ist natürlich von gleichem Ausgangsvolumen und gleicher Temperaturänderung auszugehen.
Der in der folgende Animation angedeutete Versuch zeigt dies (sehr) qualitativ:
In den drei gleichgroßen Glaskolben mit Steigrohr befinden sich Sand (repräsentiert Festkörper), Wasser und Luft (wird durch einen Flüssigkeitstropfen im Steigrohr abgeschlossen). Zu Beginn des Versuchs haben alle drei Materialien das gleiche Volumen und sind im Steigrohr gleich hoch. Nun bringt man die drei Kolben in ein warmes Wasserbad.

Abb. 2 Verhalten eines Festkörpers, einer Flüssigkeit und eines Gases bei Erwärmung

Du kannst beobachten, dass sich das Volumen der Luft am stärksten vergrößert. Der Wassertropfen wird schnell hochgetrieben und verlässt sogar das Steigrohr. Weniger stark ist die Volumenzunahme beim wassergefüllten Kolben, während du beim sandgefüllten Kolben kaum eine Änderung feststellen kannst.

Versuchsergebnis
  • Bei gleicher Temperaturänderung ist die Volumenänderung bei Festkörpern in der Regel kleiner als bei Flüssigkeiten.
  • Gase dehnen sich wiederum wesentlich stärker als Flüssigkeiten aus.

Aufgaben

Volumenänderung von Stoffen

Quiz