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Die Aggregatzustände
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Inhalt
• Die drei Aggregatzuständen: – Gasförmig– Flüssig– Fest
• Bindung durch Coulomb Kräfte:– Isotrope Bindung (Metall, Ionenbindung)– Bindung mit Vorzugsrichtung: kovalente
Bindung • Anregungsenergie zum Umbau der Atome liefert
die Temperaturbewegung
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Wechselwirkungskräfte zwischen den Bausteinen der Materie
Kräfte Beschreibung Beispiel
Van der Waals Bindung
Isotrope, kurzreichweitige schwache Bindungskraft zwischen allen Atomen
Reale Gase, Bindung in Kristallen der Edelgase
Coulomb Kraft
Isotrope, langreichweitige Wechselwirkung
zwischen Ladungen, im Atom zwischen Kern und
Elektronen, im Kristall zwischen Ionen, (z. B.
NaCl Kristall)
Kern und ElektronenNaCl-Kristall
Kovalente Bindung
Gerichtete Bindung durch gemeinsame Elektronen
Si-Kristall, organische Moleküle
Metall Bindung
Isotrope Bindung der Metallatome mit freien
Elektronen im „Elektronengas“
Alle metallischen Leiter
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Aggregatzustände und Eigenschaften
Gas FlüssigkeitFester Körper
Kompressibilität Hoch Klein Klein
Antwort auf Formveränderung
Viskoses Fließen Elastizität
Dichte* ~0,001 g/cm3 ~ 1g/cm3
*bei Normaldruck und20°C
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Im Festkörper gilt das „Hookesches Gesetz“
• sowohl bei Dehnung
• als auch bei Verdichtung
F F
F F
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F
F
l
ll
Elastizität: Folge der zwischenatomaren Kräfte
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Gase
• Gase setzen der Dehnung keine anziehende Kraft entgegen
F F
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Flüssigkeiten
• Sehr kleine Kräfte genügen zur Änderung der Form einer Flüssigkeit
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Flüssigkeiten
• Aber: Die Vergrößerung der Oberfläche erfordert Energie: die Kraft ist die „Oberflächenspannung“
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Festkörper und Flüssigkeiten• Die atomaren Baugruppen liegen in beiden
Aggregatzuständen auf Kontakt – deshalb sind beide praktisch inkompressibel
• Aber: Flüssigkeiten sind gegen Scherung bzw. Torsion instabil
Fest Flüssig
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Zusammenfassung
• Es gibt Materie in drei Aggregatzuständen: – Gasförmig– Flüssig– Fest
• Zusätzlich:– Plasma– Bose-Einstein-Kondensate
• Coulomb Kräfte sind für die Bindung verantwortlich– Isotrope Bindung (Metall, Ionenbindung)– Bindung mit Vorzugsrichtung: kovalente Bindung
• Anregungsenergie zum Umbau liefert die Temperaturbewegung
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Finis