Verstehe, was Temperatur misst und wie sich feste, flüssige und gasförmige Stoffe unterscheiden. Beschriftete Teilchenbilder und eine Erwärmungskurve helfen dir, Zustandsänderungen richtig zu erklären.
Drei kurze Aufgaben helfen dir, deinen Startpunkt zu finden. Wenn du unsicher bist, wähle „Weiß ich noch nicht“.
Löse die Aufgaben ohne Nachschlagen. Bei Zahlen sind Dezimalkomma und Dezimalpunkt möglich. Verwende keine Tausenderpunkte.
Lernschritt 1
Temperatur beschreibt den thermischen Zustand eines Körpers: wie warm oder kalt er ist. Du misst sie mit einem Thermometer, häufig in Grad Celsius. Dein Hautgefühl allein ist dafür unzuverlässig: Metall kann sich bei derselben Raumtemperatur kälter anfühlen als Holz, weil es deiner Hand schneller Energie entzieht.
Im einfachen Teilchenmodell hängt die Temperatur mit der ungeordneten Teilchenbewegung zusammen. Bei höherer Temperatur bewegen sich die Teilchen eines Stoffes im Mittel stärker. Für ein ideales Gas ist die mittlere kinetische Energie der ungeordneten Translationsbewegung proportional zur absoluten Temperatur.
Warte beim Messen, bis sich der Messwert stabilisiert. Der Messfühler soll guten Kontakt zum untersuchten Stoff haben und nicht versehentlich etwa die heiße Gefäßwand statt der Flüssigkeit messen.
Lernschritt 2
Temperatur ist eine Zustandsgröße. Innere Energie umfasst mikroskopische Energieanteile eines Körpers, darunter ungeordnete Bewegungsenergie und Energie der Wechselwirkungen zwischen Teilchen.
Wärme Q bezeichnet Energie, die aufgrund eines Temperaturunterschieds übertragen wird. Wärme ist deshalb keine im Körper gespeicherte Stoffmenge. Die übertragene Energie kann seine innere Energie verändern.
Ein großer und ein kleiner Becher mit demselben Wasser bei derselben Temperatur brauchen für dieselbe Temperaturerhöhung unterschiedlich viel Energie. Die Temperatur allein sagt also nicht, wie viel Energie zur Erwärmung benötigt wird.
Bei direktem thermischem Kontakt wird netto Energie vom wärmeren zum kälteren Körper übertragen, bis sich ein Temperaturausgleich einstellt. „Kälte“ ist dabei kein Stoff, der in den wärmeren Körper fließt.
Lernschritt 3
Die Einheit der absoluten Temperatur heißt Kelvin (K), ohne Gradzeichen. Celsius und Kelvin haben gleich große Skalenschritte, aber unterschiedliche Nullpunkte.
Beispiel · Schritt für Schritt
Ein Thermometer zeigt −10,0 °C. Gib die Temperatur in Kelvin an.
Gegeben: θ = −10,0 °C · Gesucht: T in K
| Rechnung | Erklärung zum Schritt |
|---|---|
| T in K = θ in °C + 273,15 |
1Umrechnungsrichtung wählen
Von Celsius nach Kelvin wird 273,15 zum Zahlenwert addiert. |
| T = (−10,0 + 273,15) K |
2Negatives Vorzeichen mitnehmen
Minus zehn wird nicht zu plus zehn. |
| T = 263,15 K |
3Einheit richtig schreiben
Schreibe K, nicht °K. |
Beispiel · Schritt für Schritt
Ein Körper hat die Temperatur 300 K.
Gesucht: θ in °C
| Rechnung | Erklärung zum Schritt |
|---|---|
| θ in °C = T in K − 273,15 |
1Richtung umkehren
Von Kelvin nach Celsius wird der Skalenversatz abgezogen. |
| θ = (300 − 273,15) °C = 26,85 °C |
2Einsetzen
Die Celsius-Einheit besitzt ein Gradzeichen. |
| 26,85 + 273,15 = 300 |
3Gegenprobe machen
Die Rückrechnung führt zum ursprünglichen Kelvinwert. |
Beispiel · Schritt für Schritt
Wasser wird von 20 °C auf 35 °C erwärmt. Bestimme ΔT.
Gesucht: Temperaturunterschied, keine absolute Temperatur
| Rechnung | Erklärung zum Schritt |
|---|---|
| ΔT = T₂ − T₁ |
1Endwert minus Anfangswert
Eine Temperaturänderung beschreibt den Abstand auf der Skala. |
| ΔT = 35 − 20 = 15 K |
2Zahlenwerte subtrahieren
Bei Temperaturunterschieden sind die Zahlenwerte in K und °C gleich. |
| 308,15 K − 293,15 K = 15 K |
3Mit absoluten Temperaturen prüfen
Der Versatz 273,15 kürzt sich bei der Subtraktion heraus. |
Lernschritt 4
Ein Teilchenbild ist ein Modell, kein vergrößertes Foto. Die Kreise stehen je nach Stoff für Atome, Moleküle oder andere geeignete Bausteine. Hier vergleichen wir schematisch dieselbe Teilchenzahl; die Teilchengröße bleibt gleich.
Dicht beieinander, hier regelmäßig angeordnet. Die Teilchen schwingen um feste Plätze.
Form und Volumen bleiben normalerweise erhalten. Das gezeichnete Gitter steht für einen kristallinen Feststoff.
Dicht beieinander, aber gegeneinander beweglich. Die Flüssigkeit passt ihre Form dem Gefäß an.
Eigenes Volumen, keine feste Form. Sie lässt sich nur wenig zusammendrücken.
Große Abstände zwischen den Teilchen. Sie bewegen sich zwischen Zusammenstößen durch den verfügbaren Raum.
Keine feste Form und kein festes Volumen. Das Gas ist gut komprimierbar.
Fest: Ein Festkörper behält normalerweise Form und Volumen. Das regelmäßige Muster zeigt einen kristallinen Feststoff; nicht alle Feststoffe sind so geordnet.
Flüssig: Eine Flüssigkeit hat annähernd ein eigenes Volumen, aber keine feste Form. Sie ist wie ein Festkörper nur schwer komprimierbar.
Gasförmig: Ein Gas hat weder feste Form noch festes Volumen. Es lässt sich gut komprimieren, weil die Teilchenabstände groß sind. Beim Zusammendrücken werden nicht einfach die Teilchen kleiner.
Lernschritt 5
Beim Schmelzen oder Verdampfen eines reinen Stoffes bleibt seine chemische Zusammensetzung erhalten. In einem geschlossenen System bleibt auch die Masse erhalten. In einem offenen Gefäß kann die gemessene Masse abnehmen, wenn Teilchen als Gas entweichen.
Vorgehen · Schritt für Schritt
An der Außenseite eines kalten Glases entstehen Wassertröpfchen aus der umgebenden feuchten Luft.
Gesucht: Ausgangszustand, Endzustand und Name des Vorgangs
| Beobachtung / Entscheidung | Begründung |
|---|---|
| Vorher: gasförmig |
1Herkunft der Teilchen klären
Die Luft enthält unsichtbaren Wasserdampf. Die Tröpfchen müssen nicht durch die Glaswand gedrungen sein. |
| Nachher: flüssig |
2Endzustand erkennen
Die sichtbaren Tröpfchen sind flüssiges Wasser. |
| Gas → Flüssigkeit: Kondensieren |
3Fachbegriff zuordnen
Beim Kondensieren wird Energie an die kältere Umgebung abgegeben. |
| Weiterhin H₂O |
4Stoffumwandlung ausschließen
Die chemische Zusammensetzung bleibt gleich; geändert hat sich der Aggregatzustand. |
Lernschritt 6
Verdunsten findet an der Flüssigkeitsoberfläche statt und ist auch unterhalb der Siedetemperatur möglich. So trocknet Wasser bei Raumtemperatur. Teilchen können die Flüssigkeit verlassen; dadurch kann die verbleibende Flüssigkeit abkühlen.
Sieden findet mit Dampfbildung im Inneren der Flüssigkeit statt. Reines Wasser siedet bei ungefähr normalem Luftdruck bei etwa 100 °C. Der Siedepunkt hängt vom Druck ab und ist deshalb nicht überall gleich.
Wasserdampf als Gas ist unsichtbar. Die sichtbare weiße Wolke über heißem Wasser besteht aus feinen Tröpfchen, die beim Abkühlen und Kondensieren entstanden sind.
Lernschritt 7
Beim Erwärmen von Eis steigt zunächst die Temperatur. Erreicht reines Eis bei ungefähr normalem Luftdruck seine Schmelztemperatur, kann zugeführte Energie für den Zustandswechsel benötigt werden. Eis und Wasser liegen dann nebeneinander vor.
1 · Eis wird wärmer. Die Temperatur steigt bis zur Schmelztemperatur.
2 · Eis schmilzt. Zugeführte Energie verändert den Zustand; Eis und Wasser liegen gleichzeitig vor.
3 · Wasser wird wärmer. Nach dem vollständigen Schmelzen steigt die Temperatur wieder.
Schematischer Verlauf für reines Wasser bei ungefähr normalem, konstantem Luftdruck. Die Zeitachse ist nicht maßstäblich.
Die Energie verändert die Anordnung und Wechselwirkungen der Teilchen. Erst wenn das Eis vollständig geschmolzen ist, kann weitere Energiezufuhr die Temperatur des flüssigen Wassers erhöhen. Auch beim Sieden eines reinen Stoffes bei konstantem Druck ist ein entsprechender Temperaturabschnitt möglich.
„Es wird Energie zugeführt“ bedeutet nicht immer „die Temperatur steigt“. Prüfe, ob gerade eine Zustandsänderung stattfindet.
Vorgehen · Schritt für Schritt
Reines Eis wird bei ungefähr normalem, konstantem Luftdruck gleichmäßig mit Energie versorgt. Die Kurve besitzt einen waagerechten Abschnitt bei 0 °C.
Gesucht: Bedeutung der drei Kurvenabschnitte
| Beobachtung / Entscheidung | Begründung |
|---|---|
| Anstieg unter 0 °C |
1Ersten Abschnitt zuordnen
Das Eis bleibt fest und wird wärmer. |
| Plateau bei 0 °C |
2Zustandswechsel erkennen
Eis und Wasser liegen nebeneinander vor. Die Energie wird für das Schmelzen benötigt. |
| Anstieg über 0 °C |
3Ende des Schmelzens erkennen
Im idealisierten Verlauf ist das Eis vollständig geschmolzen. Weitere Energie erwärmt das Wasser. |
| Temperatur konstant, innere Energie steigt |
4Temperatur und Energie trennen
Ein waagerechter Abschnitt bedeutet hier nicht, dass die Energiezufuhr gestoppt wurde. |
Selbst ausprobieren
Mit Tipps lernen oder ohne Hilfe testen – du entscheidest.
Wähle deine Stufe. Du löst jeweils sechs Aufgaben mit direkter Rückmeldung, Tipps und Rechenwegen.
Optional: Dein Fortschritt wird nur in diesem Browser gespeichert.
Bearbeite drei weitere Aufgaben ohne Nachschlagen. Nutze die Rückmeldung, um gezielt weiterzulernen.
Löse die Aufgaben ohne Nachschlagen. Bei Zahlen sind Dezimalkomma und Dezimalpunkt möglich. Verwende keine Tausenderpunkte.
Die Aufgaben sind unterschiedlich. Die Ergebnisse geben dir eine kurze Orientierung zu deinem Lernstand.
Physikhelfer
Übe als nächsten Rechenschritt die Wärme für einen Phasenwechsel. Teilchenmodelle und Temperaturumrechnung bleiben in dieser Erklärung.
Passende Aufgabe öffnen →Kostenlos und ohne Anmeldung. Ein Rücklink führt dich wieder zu dieser Erklärung.
Dein Wissen anwenden
Löse die Aufgaben zuerst auf Papier. Öffne danach die Lösung. Bei einem Fehler führt dich der Link zur passenden Erklärung zurück.
25 + 273,15 = 298,15 K.
Erklärung wiederholen →ΔT = 20 K. Für die Differenz werden nicht 273,15 addiert.
Erklärung wiederholen →Zwischen den Gasteilchen liegen große Abstände. Bei der Kompression werden vor allem diese Abstände kleiner.
Erklärung wiederholen →Kondensieren.
Erklärung wiederholen →Nein. Verdunsten ist an der Oberfläche auch bei niedrigeren Temperaturen möglich.
Erklärung wiederholen →Ja. Die zugeführte Energie wird für den Zustandswechsel benötigt.
Erklärung wiederholen →Der Selbstcheck hilft dir zu erkennen, welchen Schritt du noch üben solltest. Rechne nach einer Korrektur eine ähnliche Aufgabe ohne Hilfe.
Im einfachen Teilchenmodell erklärt man die Ausdehnung durch veränderte mittlere Abstände, nicht durch größer werdende Teilchen.
Fachlich spricht man von innerer Energie. Wärme ist Energieübertragung aufgrund eines Temperaturunterschieds.
Der gasförmige Wasserdampf ist unsichtbar. Sichtbar sind kleine kondensierte Wassertröpfchen.
Passende Materialien zum Thema „Temperatur, Teilchenmodell und Aggregatzustände“. Wähle aus, was dir beim Üben und Wiederholen hilft.
Diese Materialien ergänzen die Erklärung und unterstützen dich beim Üben und Nachschlagen.
6. Klasse · 7. Klasse · 8. Klasse
Produkt genauer ansehen →
6. Klasse · 7. Klasse · 8. Klasse
Produkt genauer ansehen →
7. Klasse · 8. Klasse · 9. Klasse · 10. Klasse
Produkt genauer ansehen →
8. Klasse · 9. Klasse · 10. Klasse
Produkt genauer ansehen →Optionale Ergänzungen zum Üben und Nachschlagen. Klassenstufe und Umfang findest du beim jeweiligen Produkt.
8. Klasse · 9. Klasse · 10. Klasse
Produkt genauer ansehen →Preise inkl. MwSt. Downloads erhältst du per E-Mail, gedruckte Materialien per Post. Ggf. zzgl. Versandkosten.
