Das sind vielleicht Zustände!

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1 1 Das sind vielleicht Zustände! Wasser ist der einzige Stoff auf unserem Planeten, der in drei verschiedenen Formen, sogenannten Aggregatszuständen, vorkommt: fest, flüssig und gasförmig. Das heißt, Wasser gibt es in Form von Eis, flüssigem Wasser und Wasserdampf. Wasser kann also ganz unterschiedlich aussehen. Außerdem besitzt es je nach Aggregatszustand verschiedene Eigenschaften; d.h., die Art, wie es sich anfühlt und wie es sich im Kontakt mit anderen Dingen verhält unterscheidet sich je nach Aggregatszustand. Der Grundaufbau des Wassers bleibt dabei immer gleich: Egal, welche Form das Wasser einnimmt, es besteht immer aus Wassermolekülen. Wie kommt es dazu, dass die gleichen Moleküle so unterschiedliche Formen und Eigenschaften bilden können? Die Antwort dazu erfährst du auf den folgenden Seiten. 1. Aggregatszustände und ihre Übergänge Basierend auf deinem Grundwissen, trage die passenden Temperaturen in die folgende Grafik ein! Verwende dabei die Temperaturen 0⁰ und 100⁰ Celsius, und größer als (>) und kleiner als (<)!* Kondensation beim Kondensationspunkt, Verdampfung beim Siedepunkt (wenn das Wasser kocht), Verdunstung erfolgt auch unterhalb des Siedepunktes Schmelze beim Schmelzpunkt, Gefrieren beim Gefrierpunkt, Sublimation beim Sublimationspunkt, *Diese Temperaturangaben sind vereinfacht. Sie sind je nach Luftdruck unterschiedlich.

2 2 Beschreibe! Klebe die passende Definition (auf der separaten Liste) zu den folgenden Begriffen, und gib zwei Beispiele für jeden Begriff! Begriff Beispiele aus dem Alltag Kondensation: Verdampfung: Verdunstung: Schmelze: Gefrieren: Sublimation: Der Aggregatszustand des Wassers wird also v.a. durch die bestimmt. Gleichzeitig beeinflusst der Luftdruck wie hoch die Temperatur sein muss, damit sich der Aggregatszustand des Wassers ändert. In den Bergen ist der Luftdruck niedriger als im Flachland, da in höheren Gebieten die Menge an Luft, die auf Allem lastet, geringer ist. So kocht das Wasser in den Bergen früher als im Flachland.

3 3 2. Wasser und Wetter Die Aggregatszustände des Wassers spielen bei unserem Wetter eine grosse Rolle! Wasserdampf Warme Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen als kalte Luft Dadurch ist die Luftfeuchtigkeit im Sommer sehr viel höher als im Winter Flüssiges Wasser (Regen) Die Konzentration von Wasserdampf in der Luft wird so hoch, dass das Wasser nicht mehr in der Luft gehalten werden kann, oder Die Luft kühlt sich ab, und kann dann weniger Wasser halten Schnee Temperaturen sind unter 0⁰C Wassertröpfchen in den Wolken formen Schneekristalle Zusammengelagerte Schneekristalle bilden Schneeflocken 3. Alltägliche Beobachtungen Du kennst viele verschiedene Formen von Wasser aber weisst du auch, wie sie entstehen? Erkläre die folgenden alltäglichen Beobachtungen! a) Warum beschlagen sich beim Duschen die Fenster, und warum kommt das v.a. im Winter vor? Wie nennt man diesen Vorgang? b) Warum bilden sich im Winter Eiskristalle an schlecht isolierten Fenstern? Wie nennt man diesen Vorgang?

4 4 c) Warum bildet sich Nebel? Wie nennt man diesen Vorgang? d) Warum gibt es bei warmen Temperaturen meist heftigere Niederschläge als wenn es kühl ist? e) Was sind Wolken? 4. Ursache für das Vorkommen verschiedener Aggregatszustände Wie kommt es dazu, dass Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Aggregatszustände einnimmt? Um diese Frage zu beantworten, schauen wir uns die drei Zustände des Wassers genauer an. Zeichne zunächst den Grundaufbau des Wassermoleküls mitsamt seinen Atomen, Ladungen und Bindungen auf (siehe dazu Prost Wasser! ). Ein Wassermolekül Drei miteinander verbundene Wassermoleküle

5 5 Ordne nun die unteren drei Bilder von Wassermolekülen zu den drei Aggregatszuständen! Beschreibe, warum das Bild zu dem Aggregatszustand passt (z.b., Das Wasser ist flüssig, wenn die einzelnen Wassermoleküle..Dies geschieht, wenn ). Aggregatszustand Beschreibung Bild Das Wasser ist wenn, Dies geschieht, wenn die Temperatur Das Wasser ist wenn, Dies geschieht, wenn die Temperatur Das Wasser ist wenn, Dies geschieht, wenn die Temperatur w en n e Die unterschiedlichen Aggregatszustände des Wassers entstehen dadurch, dass sich die einzelnen Wassermoleküle bei unterschiedlicher Temperatur. Zusammenfassung: Beschrifte das folgende Diagramm!

6 6 5. Aktuelle Umweltprobleme: Schmelztümpel auf Meereis Studie vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, Leicht abgeändert. Arktisches Meereis im Sommer mit Schmelztümpeln Foto: Marcel Nicolaus, AWI Im arktischen Ozean ist ein großer Teil der Meeresoberfläche das ganze Jahr lang gefroren. Der Schnee auf dem Eis schmilzt jeden Sommer vollständig; zrück bleiben oft Tümpel aus Schmelzwasser auf dem Eis. In großen Teilen der Arktis bilden sich die Tümpel innerhalb weniger Tage Anfang Juni und verschwinden erst beim Gefrieren der Meeresoberfläche im September. Die Farbe der Schmelztümpel hängt vor allem von der Dicke des Eises unter den Tümpeln ab, da der dunkle (schwarze) Ozean dann mehr oder weniger stark durch das Eis zu sehen ist. Auf dickerem, mehrjährigem Meereseis sind die Schmelztümpel folglich eher türkis, bei dünnerem, einjährigem Eis sind die Tümpel dunkelblau bis schwarz. Polarstern während der Expedition 'TransArc' Foto: Marcel Nicolaus, AWI Sonnenlicht besitzt viel Energie, die sich in Wärme umwandelt, wenn das Licht nicht zurückgestrahlt (reflektiert) wird, sondern von einer Oberfläche wie dem Meerwasser aufgenommen (absorbiert) wird. Weißes Eis reflektiert viel Sonnenlicht, dunkle Flächen nehmen das meiste Sonnenlicht auf. Daher wird wenig Sonnenenergie von gefrorenem Eis, aber viel Sonnenlicht vom offenen Ozean aufgenommen. Eine große Eisfläche wirkt also wie ein großer Kühlschrank. Die Schmelztümpel hingegen reflektieren nur einen Bruchteil des Sonnenlichtes, umso weniger, je dunkler die Tümpel sind. Fragen: 1. Was sagt ein dunkler Schmelztümpel über die Dicke einer Eisdecke aus? 2. Wo schmilzt das arktische See-Eis schneller an Stellen mit hellen oder dunklen Tümpeln? Erkläre, warum das so ist!