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über Siedetemperatur hinaus erhitzen

Sonstige Fragen zum Thema Chemie

Moderator: Chemiestudent.de Team

sigfrid
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über Siedetemperatur hinaus erhitzen

Beitrag von sigfrid »

Hi ihr,

jetzt mal eine richtig dumme Frage:

warum erwärmt sich eine Flüssigkeit, z.B. Wasser bei Normaldruck, nicht über seine Siedetemperatur hinaus? Man könnte vermuten, dass die gesamte zugeführte Energie zum Verdunsten gebraucht wird. Dann sage ich frech: na dann führen wir halt einfach noch mehr Energie zu. Da die Oberfläche gleich bleibt (Kochtopf), kann ja nicht auf einmal mehr verdampfen. Dennoch wird die Flüssigkeit nicht heißer. Warum eigentlich nicht?
Nobby
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Re: über Siedetemperatur hinaus erhitzen

Beitrag von Nobby »

Das Verdampfen geschieht gegen den Druck der Umgebung. Bei Normaldruck 1013 hPa verdampft das Wasser bei 100°C. Es muss nicht mehr Temperatur erhöht werden, da der Druck überwunden wird. So siedet Wasser auf hohen Bergen schon viel früher, da der Druck dort auch geringer ist.
sigfrid
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Re: über Siedetemperatur hinaus erhitzen

Beitrag von sigfrid »

Meine Frage war aber, warum die Temperatur des Wassers nicht noch weiter ansteigt, trotz weiterer Wärmezufuhr. Was hindert die Flüssigkeit daran, noch wärmer zu werden?
Nobby
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Re: über Siedetemperatur hinaus erhitzen

Beitrag von Nobby »

Die Energie wird verwendet das Wasser zu Verdampfen. Vorher hast Du flüssiges Wasser. Die Temperatur steigt bis die Verdampfung einsetzt. Erst wenn sämtliches Wasser verdampft kann der Dampf im geschlossen Raum heisser werden.
sigfrid
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Re: über Siedetemperatur hinaus erhitzen

Beitrag von sigfrid »

Ja, schon klar, aber warum wird das Wasser nicht heißer? Es könnte ja auch noch weiter verdampfen, wenn es heißer wird. Aber warum wird es nicht heißer, auch wenn ich noch so viel Energie zuführe? Genau das würde ich gern verstehen. Warum kann Wasser im flüssigen Zustand unter Normaldruck nicht heißer als 100°C werden?
Chemik-Al

Re: über Siedetemperatur hinaus erhitzen

Beitrag von Chemik-Al »

Nobby hat es schon beschrieben,der Siedepunkt einer Flüssigkeit ist durch seine intermolekularen Wechselwirkungen und den Umgebungsdruck(bei Reinstoffen) festgelegt.
Wenn man Energie zuführt,wird bei der Siedetemperatur genau die Menge an Wasser verdampfen,die der Energiemenge entspricht,um den Phasenübergang flüssig-> gasförmig zu bewirken.Es kann keine Energie zur Erhöhung der Temperatur der flüssigen Phase "gespeichert" werden.
Auf molekularer Ebene ist Temperatur hier in etwas mit der Bewegung der Wassermoleküle zu vergleichen.
Je höher die Temperatur,desto schneller die Teilchen.Ab der Siedetemperatur haben die Teilchen(an der Oberfläche) genügend Energie,in die Gasphase überzuwechseln,sie können dann nicht mehr in der flüssigen Phase bleiben.
Es kann bei ausreichend großen Behältern/Flüssigkeitsmengen und großer Energiezufuhr zu lokalen Überhitzungen über die Siedetempratur kommen
(s. Siedeverzug),aber generell bestimmt der Siedepunkt(zum jeweiligen Druck) die Temperatur der Flüssigkeit.

Chemik-Al.
sigfrid
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Re: über Siedetemperatur hinaus erhitzen

Beitrag von sigfrid »

Stimmt, den Siedeverzug hatte ich ganz außer Acht gelassen. Da ist es ja möglich, dass eine Flüssigkeit über den Siedepunkt hinaus erhitzt wird. Nun ergeben sich weitere Fragen:
1. Warum ist Siedeverzug bei einigen Flüssigkeiten möglich, bei anderen nicht?
2. Warum gibt es keinen "Zwischenzustand" zwischen flüssig und gasförmig? Wenn man die Bewegung der Moleküle als Temperatur auffasst, warum können sich dann die Moleküle nicht einfach noch schneller bewegen, also die Flüssigkeit heißer als Siedetemp. werden und dann verdampfen, wenn sie die Gelegenheit haben, also wenn sie an der Oberfläche sind?
Bei Wasser ist es doch so, dass beim Verdampen die Wasserstoffbrücken zwischen den Molekülen aufgelöst werden, was der Energie des Phasenübergangs entspricht. Danach kann ein solches Molekül verdampfen. Worin besteht dann die Phasenübergangsenergie von flüssig zu gasförmig bei unpolaren Molekülen?
Nobby
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Re: über Siedetemperatur hinaus erhitzen

Beitrag von Nobby »

Es wird immer gegen den herrschenden Druck angekämpft. Bei anderen Molekülen gibt es eben andere Bindungen, wie van de Waals und andere. Das Prinzip ist immer das gleiche. Und Siedeverzug kann es überall geben.
Was soll dieser Zwischenzustand zwischen flüssig und gasförmig sein.
Ähnliche Effekte gibt es auch bei fest und flüssig. Ein Topf mit Eis wird erwärmt . Die Temperatur stockt bei 0° C bis sämtliches Eis zu Wasser geschmolzen ist. Erst dann steigt sie weiter bis 100 °C und bleibt da bis alles verdampft ist.
Chemik-Al

Re: über Siedetemperatur hinaus erhitzen

Beitrag von Chemik-Al »

Was soll dieser Zwischenzustand zwischen flüssig und gasförmig sein.
Es gibt den sogenannten kritischen Punkt,wo genau dieser Zustand vorliegt.
Aber der Siedeverzug entsteht u.a. durch lokale Temperaturunterschiede und den höheren "hydro"statischen Druck der Flüssigkeitssäule.
warum können sich dann die Moleküle nicht einfach noch schneller bewegen, also die Flüssigkeit heißer als Siedetemp. werden und dann verdampfen, wenn sie die Gelegenheit haben, also wenn sie an der Oberfläche sind?
Es gibt bei üblichen Erwärmungsvorgängen durch äußere Energiezufuhr den Vorgan der Wärmediffusion.Die Energie wird dabei schnell über die Umgebunsmoleküle der Flüssigkeit weitergeben bis zu den Molekülen an der Phasengrenze fl/g .Dort verdampft die Flüssigkeit.
Wird die Wärme lokal sehr schnell zugeführt(z.B. auch mit Laser),so daß die Wäremdiffusion zu langsam ist,kommt man zu den "überhitzten Flüssigkeite",die aber nicht stabil sind und sich in Form des oben genannten Siedeverzugs "entladen".
Ähnlich der unterkühlten Schmelze sind auch beim Siedeverzug das Fehlen bestimmter Nukleationskeime verantwortlich für die Abweichung von eigentlich durch Druck und Temperatur festegelegten Wert für Erstarrungs-bzw. Siedepunkt.

Chemik-Al.
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