Ausdehnung bei Erwärmung


Online Rechner mit Rechenweg

Der Online Rechner von Simplexy kann dir beim berechnen vieler Aufgaben helfen. Probiere den Rechner mit Rechenweg aus.



Volumenänderung von Stoffen

  • Bei den meisten Stoffen vergrößert sich das Volumen bei Erwärmung.

  • Ändert man die Temperatur so ist die Volumenänderung von Gasen größer als die Volumenänderung von Flüssigkeiten, am wenigsten ändert sich das Volumen von Festkörpern.


Erklärung mittels Teilchenmodell

Die meisten Systeme, ob gasförmig, flüssig oder fest, vergrößern bei einer Erhöhung der Temperatur ihr Volumen. Wie bereits im vorherigen Abschnitt erläutert, erhöht sich die mittlere kinetische Energie der Teilchen eines Systems bei Erhöhung der Temperatur. "Warme" Teilchen bewegen bzw. schwingen also stärker hin und her, man kann sich gut vorstellen, dass Teilchen die sich schneller bewegen mehr Raum beanspruchen. Im folgenden Video ist die zunahme der kinetischen Energie bei Erhöhung der Temperatur zu sehen.



Es gibt allerding auch Abweichungen von der Regel: Bei einigen Stoffen verhält sich das Volumen in bestimmten Temperatur bereichen anders als gewöhnlich.

Festkörper vs. Flüssigkeiten vs. Gasen

Im Allgemeinen ist die Volumenänderung von Gasen bei einer bestimmten Temperatur erhöhung \(\Delta T\) größer als bei Flüssigkeiten und bei Flüssigkeiten größer als bei Festkörpern. Das gilt natürlich nur bei gleichen Ausgangsvolumen und bei gleicher Temperaturerhöhung \(\Delta T\).

In dem nächsten Video sieht man ein Experiment bei dem die Volumenänderung von Luft bei Erwärmung und Abkühlung sichtbar gemacht wird. Auf einem Erlenmeyerkolben wird ein Luftballon gespannt sodass der Kolben Luftdicht abgeschlossen ist. Die Luft im Kolben kann in den Luftballon strömen. Im Erlenmeyerkolben befinden sich Metallkugel die lediglich dafür genutzt werden um die Luft schneller zu erwärmen. Die Metallkugeln nehmen die Wärme schneller auf und geben sie auch schnell an die Luft im Koblen weiter, für das Experiment sind die Metallkugeln nicht zwangsläufig nötig.



Man kann beobachten, dass sich das Volumen der Luft vergrößert sobald man den Kolben mit heißem Wasser umgibt, die zunahme des Volumens wird duch das "aufblasen" des Ballons sichtbar. Warme Luft benötigt mehr Raum weil sich die Atome und Moleküle in der Luft schneller bewegen, die Luft strömt also in den Ballon. Wird der Erlenmeyerkolben mit kaltem Wasser umgeben, so verringert sich die mittlere kinetische Energie der Luftatome und Luftmoleküle, sie beanspruchen weniger platz wodurch sich das Volumen verringert.