Die Begriffe Stoff und Körper
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Stoffe und Körper Beim Wort „Stoff“ denkt man möglicherweise an Vielerlei, aber nicht unbedingt an eine chemische Substanz. Unter Stoff versteht der eine ein Gewebe bzw. einen Kleiderstoff, ein anderer verbindet damit alkoholische Getränke oder gar Rauschgift. Ein weiterer denkt an ein Thema, das im Fach Deutsch behandelt werden soll, und wiederum ein anderer an Baustoffe, Kunststoffe oder einen Klebstoff. Es leuchtet ein, dass für eine Verständigung untereinander und für das Verstehen von Sachverhalten, eine eindeutige und für alle verständliche Sprache und gemeinsame Bezeichnungsweise nötig ist. Die Begriffe Stoff und Körper Aggregatzustände Bereits im Altertum unterschieden die Menschen zwischen den drei Aggregatzuständen: fest – flüssig – gasförmig. Diese Zustandsformen der Materie wurden in einem engen Zusammenhang mit den drei „Urelementen“ Erde – Wasser – Luft betrachtet. Heute rechnet man auch den Plasmazustand zu den Aggregatzuständen, aber darauf wird in diesem Band nicht eingegangen. Stoffe Der Stoff Glas hat keine bestimmte Form, sondern kann in Form einer Teekanne, eines Glasrohres, einer Murmel (Kugel) oder einer Lupe auftreten. Aber ebenso kann eine Murmel aus dem Stoff Glas oder aus dem Stoff Holz oder aus dem Stoff Stahl sein. 1 Verschiedene Stoffe und Körper 162 Der Stoff ist eine Erscheinungsform der Materie. Er ist gekennzeichnet durch seine gleichbleibenden charakteristischen Eigenschaften. Ein Stoff kann fest, flüssig oder gasförmig sein. Von einem Stoff spricht man aber erst dann, wenn die Anzahl von Atomen, Molekülen oder Ionenverbänden so groß ist, dass sich die physikalischen Eigenschaften (wie z. B. Dichte, Schmelzund Siedetemperaturen, Löslichkeit usw.) bestimmen lassen. Egal, ob man viel oder wenig von einem bestimmten Stoff hat, und gleichgültig, in welcher Form er vorliegt, der Stoff bleibt ein und derselbe. Ein Stoff ist somit unabhängig von seiner Gestalt oder Größe. Körper sind Gebilde mit einer bestimmten Gestalt oder Form. Alle Körper oder Gegenstände bestehen aus bestimmten Stoffen. Sie können fest, flüssig oder gasförmig sein. Die Anzahl der Stoffe ist ebenso unbegrenzt wie die Anzahl der Körper. Jeden Tag werden neue Stoffe entdeckt oder künstlich erzeugt. Ebenso häufig werden neue Körper gefunden oder hergestellt. Es ist deshalb wichtig, den Begriff Stoff deutlich vom Begriff Körper abzugrenzen. So kann zum Beispiel der Stoff Holz in der Gestalt eines Stuhles, eines Bauklotzes, eines Löffels oder eines Astes auftreten. Der Stoff lässt sich meist mit Material gleichsetzen. Wir haben dann auf der einen Seite die synonymen Begriffe Stoff, Material und Substanz und auf der anderen Körper, Ding, Gegenstand, Gebilde oder Form. Sie müssen deutlich voneinander unterschieden werden 162.1. Dabei gilt der allgemeine Grundsatz: Gleicher Stoff bedingt nicht gleiche Form. Gleiche Form bedingt nicht gleichen Stoff. Aggregatzustände Jeder Stoff hat bestimmte – ihn charakterisierende – Eigenschaften. Er hat bei vorgegebener Temperatur und bei vorgegebenem Druck eine bestimmte Dichte, eine bestimmte Schmelz- und Siedetemperatur. Diese Eigenschaften sind objektiv bestimmbar und unabhängig vom Betrachter. Man kann diese Eigenschaften mit Hilfe von Messgeräten wie z. B. einer Waage oder eines Thermometers usw. eindeutig bestimmen. Daneben gibt es auch Eigenschaften, die nicht objektiv bestimmbar sind, sondern unserem persönlichen Empfinden entspringen. Dazu zählen beispielsweise Farbe, Geruch und Geschmack. Ein Stoff kann also an seinen spezifischen Eigenschaften erkannt und von anderen Stoffen unterschieden werden. Probeseite aus: Der fortbildner 1 (3-12-113018-8) Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2003 Die Begriffe Stoff und Körper erhaltungssatz, wonach keine Energie gewonnen oder verloren gehen kann. si e Ko nd Verd en am pfe n el z re en n limieren Sublimieren n ste un rd Ve n re Resub hm Sc tar s Er 1 Aggregatzustände und ihre Übergänge Prinzipiell kann jeder Stoff in allen drei Aggregatzuständen, nämlich fest, flüssig und gasförmig, auftreten. Die drei Aggregatzustände unterscheiden sich durch eine Reihe von Parametern, wobei generell gilt: Bei niedriger Temperatur (z. B. Zimmertemperatur) liegt der Stoff in fester Form vor. Mit steigender Temperatur wird der Stoff bei gegebenem Druck flüssig und schließlich gasförmig. Ganz allgemein lässt sich festhalten: Durch Änderung von Druck und Temperatur kann ein Stoff von einem Aggregatzustand in einen anderen überführt werden. Die Übergänge sind in der Regel umkehrbar. Alle Stoffe können prinzipiell durch Temperatureinwirkung in einen anderen Aggregatzustand überführt werden 163.1. Führt man einem Feststoff Energie in Form von Wärme zu, so steigt dessen Temperatur, bis er schmilzt. Also ist der flüssige Zustand energiereicher als der feste. Bei weiterer Energiezufuhr findet ein erneuter Phasenübergang statt und zwar von flüssig nach gasförmig. Der gasförmige Zustand ist energiereicher als der flüssige. Das bedeutet aber auch, wenn z. B. gasförmiges Wasser in der Atmosphäre (Luftfeuchtigkeit) zu Wolken kondensiert (feine Flüssigkeitstropfen), wird Wärme freigesetzt. Das fordert der Energie- Probeseite aus: Der fortbildner 1 (3-12-113018-8) Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2003 Von gasförmig zu flüssig … Gase haben keine bestimmte Gestalt und kein bestimmtes Volumen. Bei ihnen fliegen Einzelatome (Edelgase, Metalldämpfe) oder Moleküle (Sauerstoff, Stickstoff, Methan usw.) mit unterschiedlicher, relativ hoher Geschwindigkeit (einige hundert bis tausend km/h) regellos durcheinander. Kühlt man das Gas ab, so verkleinert sich dessen Volumen und die zwischen den Teilchen wirkenden Anziehungskräfte nehmen durch das Zusammenrücken zu. Schließlich bildet sich eine Flüssigkeit. Auch hier liegt meist noch eine ungeordnete, regellose Bewegung der Teilchen vor. Das Ausmaß der Bewegung ist jedoch geringer. … von flüssig zu fest Wie Gase haben Flüssigkeiten zwar keine bestimmte Gestalt, nehmen aber ein bestimmtes Volumen ein. Bei weiterer Abkühlung der Flüssigkeit ordnen sich unterhalb einer bestimmten Temperatur, der Erstarrungstemperatur, die Teilchen sprunghaft zu einem regelmäßigen dreidimensionalen Kristallgitter. 2 Iod-Sublimation Druck Das Zeichen für die Größe Druck ist p, das Zeichen für die Einheit Pa (Pascal). Alte Druckeinheiten sind: 1 bar = 105 Pa 1 mbar = 102 Pa 1 Torr = 133 Pa 1 atm = 101 330 Pa Häufig wird Bezug genommen auf „Normdruck“; darunter versteht man den Schweredruck der Lufthülle auf Meereshöhe (NN). Edelgase Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon Exkurs Aggregatzustände am Beispiel von Zinn Es ist bei Zimmertemperatur und bei Normdruck fest. Erhitzt man es kontinuierlich, beginnt es bei 232 ° C zu schmelzen, bis schließlich alles feste Zinn flüssig geworden ist. Dazu muss Wärme – die sog. Schmelzwärme – aufgebracht werden. Erhitzt man es weiter, steigt die Temperatur und bei 2 270 ° C wird es gasförmig. Beim Wechsel von flüssig nach gasförmig muss bei gleichbleibender Temperatur wiederum Wärme aufgebracht werden. Die aufzuwendende Energie heißt Verdampfungswärme. Die Vorgänge sind selbstverständlich umkehrbar. Das gasförmige Zinn kann wieder zum flüssigen kondensieren, dabei wird die Kondensationswärme frei. Das flüssige Zinn erstarrt durch Abkühlen wieder zum festen Metall, dabei wird Erstarrungswärme frei. Die Temperaturen beim Schmelzen oder Erstarren sind bei konstantem Druck gleich groß und die Energiebeträge unterscheiden sich lediglich durch das Vorzeichen. Entsprechendes gilt für Verdampfen und Kondensieren. Zinn kann auch im Schulversuch leicht geschmolzen werden. Der Versuch ist dem Schmelzen von Blei – wegen des Gefahrenpotenzials bei Blei – vorzuziehen. Übrigens bestehen die Figuren beim „Bleigießen“ zu Silvester weitgehend aus Zinn, die Stannioldichtungen (lat. stannum = Zinn) für Weinflaschen allerdings überwiegend aus Blei. 163
