Schmelzen
Was ist Schmelzen?
Feste Stoffe können flüssig werden. Schmelzen ist der Übergang vom festen in den flüssigen Zustand bei einer bestimmten Temperatur, dem Schmelzpunkt des Stoffes. Wie das Verdampfen benötigt auch das Schmelzen eine Zufuhr von Energie. Zum vollständigen Schmelzen einer gewissen Masse eines Stoffes ist eine bestimmte Wärmemenge nötig, die Schmelzwärme.
Gib Eiswürfel in ein Glas mit kaltem Wasser.
Nach einigen Minuten hast du Eiswasser mit 0 °C.
Bringe in einem anderen Glas Wasser zum Sieden.
Mische 100 ml Eiswasser mit 100 ml siedendem Wasser und bestimme die Endtemperatur.
Zerkleinere 100 g Eiswürfel (dazu schlägst du sie in ein Tuch ein und schlägst mit einem Hammer darauf). Gib die zerkleinerten Eiswürfel in 100 ml siedendes Wasser. Bestimme die Endtemperatur.
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Eiswürfel mit Salz
Fülle zerkleinerte Eiswürfel in ein Glas. Füge etwas Salz hinzu und rühre um. Miss wieder die Temperatur.
Vergleiche mit deinen Mitschülerinnen und Mitschülern.
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Suche im Internet eine Begründung für die tiefere Temperatur der Eis-Salz-Mischung.
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Schmelzpunkte
- Wasser: 0 °C
- Zinn: 230 °C
- Blei: 327 °C
- Aluminium: 660 °C
- Gold: 1 060 °C
- Eisen: 1 500 °C
- Wolfram: 3 422 °C
Suche Informationen über die Verarbeitung von Eisen in Österreich und in deiner Umgebung.
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Auch Druck kann den Zustand ändern
Höherer Druck bewirkt, dass der Schmelzpunkt von Wasser tiefer als 0 °C liegt. Dadurch und durch Reibung entsteht ein Wasserfilm. Das ist eine Voraussetzung für das Eislaufen.
Erstarren
Was ist Erstarren?
Wenn eine Flüssigkeit fest wird, spricht man von Erstarren.
Dazu muss die Temperatur der Flüssigkeit unter den Schmelzpunkt sinken.
Beim Erstarren wird gleich viel Wärme frei, wie zum Schmelzen benötigt wurde.
Zinnfigur erhitzen
Erhitze eine Figur aus Zinn auf einem Löffel über einer Kerzenflamme. Gieße dann das geschmolzene Metall in kaltes Wasser.
Beschreibe, was geschieht.
Gib an, welche Zustandsänderungen stattfinden.
Gib an, wann Wärme zugeführt wird.
Gib an, wann Wärme frei wird.
Gib an, wo die Wärme hinkommt.
Bleigießen
Bereits die Römer versuchten durch Bleigießen in die Zukunft zu schauen. Blei ist jedoch giftig.
Heute wird zum Bleigießen Zinn verwendet, das obendrein einen niedrigeren Schmelzpunkt hat.
Flüssige Schokolade auf Eis
Gießt man flüssige Schokolade auf Eis, erstarrt sie sehr schnell.
Erkläre den Vorgang.
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Frostschutz bei Bäumen
Wenn Bäume bereits blühen, kann Frost schwere Schäden anrichten. Deshalb werden die Blüten mit Wasser besprüht, das zu Eis wird. Beim Erstarren des Wassers wird Wärme frei und schützt so die Blüten vor dem Frost.
Finde eine Erklärung, wo die Wärme herkommt.
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Entzünde eine Kerze und lass sie längere Zeit brennen.
Stelle die Kerze auf eine Unterlage. Erzeuge am oberen Rand eine kleine Einkerbung in den Kerzenrand.
Beobachte und beschreibe genau, was geschieht.
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Training
Wähle den zugehörigen Satzteil aus!
Wenn ein fester Körper erwärmt wird,
Nach Erreichen des Schmelzpunktes können die Teilchen
Der Körper wird flüssig;
Während des Schmelzvorganges
Richtig oder falsch?
Markiere das Zutreffende.
| richtig | falsch | |
|---|---|---|
| Beim Erstarren wird Wärme frei. (S / R) | ||
| Salz erhöht den Schmelzpunkt von Eis. (T / S) | ||
| Eis kann unter Druck schmelzen. (Ü / W) | ||
| Beim Schmelzen wird Schmelzwärme frei. (G / F) | ||
| Damit ein flüssiger Stoff fest werden kann, muss man Wärme zuführen. (K / L) | ||
| Schmelzen erfordert Wärmezufuhr. (I / H) | ||
| Schmelzen und Erstarren erfolgen bei der Schmelztemperatur eines Stoffes. (G / J) |
Die Buchstaben der richtigen Antworten ergeben in der richtigen Reihenfolge das Lösungswort:
Drücke zwei Eiswürfel ganz fest aneinander.
Beschreibe, was geschieht.
Versuche, den Vorgang zu erklären.
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Wird an einem Eisblock ein Gewichtsstück über eine Drahtschlinge oder eine dünne Nylonschnur gehängt, „schmilzt“ diese durch den Block.
Darüber verschmelzen die beiden Teile wieder.
Finde eine Erklärung für diesen Vorgang und schreibe sia auf.
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Erkläre, welche Wirkung das Streuen von Salz auf eisige Fahrbahnen hat.
Führe Vorteile und Nachteile der Salzstreuung an.
Verwende dazu die Satzbausteine.
Vorteile:
Nachteile:
Schmelzwärme
- Aluminium: 400 kJ/kg
- Eis: 335 kJ/kg
- Eisen: 270 kJ/kg
- Wachs: 175 kJ/kg
- Zinn: 60 kJ/kg
- Blei: 25 kJ/kg
Berechne, um wie viel Grad man 1 kg Wasser mit der Schmelzwärme von 1 kg Eis erwärmen könnte.
Gemüse besteht hauptsächlich aus Wasser.
Berechne die Energie, die nötig ist, um 1 kg gefrorenes Gemüse aus dem Tiefkühlfach (–18 °C) vollständig aufzutauen.
Berechne dann die benötigte Energie, um das aufgetaute Gemüse zum Sieden zu bringen.
Das Diagramm zeigt die Temperatur von Eis an, dem Wärme zugeführt wird.
Auf der Zeitachse ist die Dauer der Wärmezufuhr angegeben.
Lies die Werte aus dem Diagramm ab und trage sie in die Tabelle ein.
| Zeit (min) | Temperatur (°C) |
| 0 | |
| 1 | |
| 2 | |
| 3 | |
| 4 | |
| 5 | |
| 6 | |
| 7 |
Erkläre, warum einige Male die gleiche Temperatur gemessen wird.
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Verfasse einen kurzen Text zum Diagramm. Verwende dafür die Satzbausteine.
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Plane ein Experiment, um Eis zu schmelzen.
Miss dabei die Temperatur und trage die Werte in eine Tabelle ein. Vergleiche deine Daten mit der vorherigen Aufgabe.
Gibt es Unterschiede? Wenn ja, versuche die Unterschiede zu erklären.
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Beim „Bleigießen“ wird eine Zinnfigur mit der Masse 50 g geschmolzen.
Berechne die Wärmemenge, die beim Erstarren dieser Figur frei wird.
Im Supermarkt gibt es Eisschokolade.
Beim Verzehr entsteht ein kühles Gefühl im Mund.
Gib eine Vermutung ab, warum.
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Vulkan
Im Erdinneren herrschen sehr hohe Temperaturen. Das Gestein ist flüssig und wird Magma genannt. Außerdem steht es unter sehr hohem Druck. Wenn der Druck an bestimmten Stellen zu groß wird, gelangt Magma an die Erdoberfläche, z.B. bei einem Vulkanausbruch. Das heraustretende flüssige Gestein wird Lava genannt. Es erstarrt an der Oberfläche im Laufe der Zeit.
Stelle deiner Sitznachbarin/deinem Sitznachbarn zum Infotext zwei Fragen im Format richtig/falsch.
Frage 1:
Frage 2:
Suche nach Informationen zum Vulkan Vesuv in Italien.
Recherchiere im Internet!
Berichte deinen Mitschülerinnen und Mitschülern.
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Im Nationalpark Timanfaya in Lanzarote sieht man riesige Lavafelder, die in den Jahren 1730 bis 1736 entstanden, als immer wieder flüssige Lava aus Spalten ausbrach.
Informiere dich über den Nationalpark und darüber, wie man dort heute noch die Hitze knapp unter der Erdoberfläche zeigen kann.
Recherchiere im Internet!
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Merke
Zum Übergang vom festen in den flüssigen Zustand (Schmelzen) wird Wärme benötigt.
Beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand (Erstarren) wird die gleiche Menge an Wärme wieder abgegeben.
