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Lehrplan
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01 Feuer
02 Dampf
03 Kennzeichen
04 Vinyl
05 Datenband
06 CD
07 Reifen
08 Öl
09 Katalysator
10 Holz
11 Beton
12 Dämmstoffe
13 Treibgase
14 Treibhaus
15 Regen
16 Brausen
17 Eis
18 Nudeln
19 Butter
20 Protein
21 Kochen
22 Bonbon
Gedanken
Impressum

Dampf, Nebel, Gas, Rauch: Drei verschiedene Dinge

Fragen vorweg

1. Was hat Dampf mit Nebel zu tun?

2. Rauch ist etwas ganz anderes. Was nämlich?

3. Wir schauen in einen blauen Himmel mit einigen Wolken. Welches Gas ist da, und welcher Dampf?

4. Aggregatzustände: Welche gibt es, und wie heißen die Übergänge zwischen ihnen?

Bis auf die nicht direkt gestellte Frage "Warum ist der Himmel blau" wurden von 4 Schülern bis zum 2.10.2010 diese Fragen erschöpfend beantwortet.

Im Unterricht wird zum Thema ein Arbeitsblatt ausgeteilt. Die Inhalte des Arbeitsblattes sind für die Klausur von Bedeutung. Hier ist der Download.

Thema 1: Nebel

Künstlicher Nebel wurde etwa hundert Jahre lang erzeugt, indem man Trockeneis in Wasser warf. Leider wurde auch die letzte Produktionsstätte von Trockeneis von Stuttgart nach Remshalden ausgelagert, so dass sich der Stoff nicht mehr einfach in den Unterricht unseres Abendgymnasiums mitbringen lässt:  http://www.kraissundfriz.de/gase-trockeneis.html

"Trockeneis" stellt man aus flüssiger Kohlensäure her. In einem "Pelletizer" wird die flüssige Kohlensäure unter atmosphärischem Druck entspannt. Bei diesem physikalischen Vorgang entsteht Trockeneisschnee. Dieser Schnee wird in runde, harte Körner mit einem Durchmesser von 3 mm gepresst - den Pellets. Diese Pellets haben eine Temperatur von -79 °C."

Trockeneis war in Feinschmeckerläden auch in Stuttgart bis etwa zum Jahr 2000 eine Luxuskühlung für Speisefisch. 
Trockeneis-Nebel gilt ansonsten immer noch als der „schönste Bodennebel“, da dieser schneeweiß ist und durch seine hohe Dichte (wegen der verringerten Temperatur und Anreicherung mit CO2) über den Boden „fließt“.
Eine Trockeneis-Nebelmaschine verbraucht viel Strom und eben teures Trockeneis. Sie besteht aus einem Tauchsieder, der Wasser heizt. Da hinein wird Trockeneis geworfen. Der entstehende Nebel wird von einem Ventilator aus einer Öffnung gepustet. 

"Trocken" ist das "Eis", weil es keine Pfützen hinterlässt. Es geht in Umgebung oberhalb von -79 Grad Celsius direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über: Trockeneis sublimiert.

Ist im Unterricht kein Trockeneis in Aussicht, bringt der Lehrer seine Original-Günther-Schaidt- Nebelmaschine mit (direkt vom Erfinder). Zu dieser Nebelmaschine sagt http://de.wikipedia.org/wiki/Nebelmaschine  :
"1973 entwickelte der Hamburger Günther Schaidt das heutige Nebelfluid und Maschinen dafür. In diesen wird ein Gemisch aus bidestilliertem Wasser (um mineralische Rückstände zu verhindern) und hochreinen Glykolen mit einer Kolbenpumpe durch ein Rückschlagventil in ein rohrförmiges auf ca. 300°C erhitztes Heizelement mit enger Mensur gepresst und verdampft. Der Glykoldampf wird dann durch einen Luftstrom kondensiert und tritt mit diesem als Nebel aus. Schaidt bekam für diese Entwicklung in Hollywood einen Technik-Oscar."

Näheres zu diesem Nebelfluid findet sich hier unter "Gib uns einen Stoff, der nicht giftig ist und nicht explodiert"

Thema 2: Gas

Ein paar Jodkristalle ( J2  )werden im Uhrglas erhitzt. Schon ein Streichholz reicht, damit echtes Jodgas entweicht. Der flüssige Aggregatzustand von Jod ist bei langsamem Erhitzen nicht zu sehen. Jod sublimiert direkt aus dem Feststoff als Gas. Hält man ein kaltes Uhrglas darüber, resublimiert das Jod in kleinen hübschen Jodkristallen.

Zu diesem "Wegdampfen bevor überhaupt der Schmelzpunkt erreicht wird", aus http://de.wikipedia.org/wiki/Iod :

Iod geht beim Schmelzen (Schmelzpunkt 113,70 °C) in eine braune Flüssigkeit über. Es siedet bei 184,2 °C unter Bildung eines violetten Dampfes, der aus I2-Molekülen besteht. Iod sublimiert schon bei Zimmertemperatur, so dass ein Schmelzen nur unter rascher und starker Temperaturerhöhung möglich ist.

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Wissen für die Klassenarbeit:

Im Periodensystem sind alle Elemente verzeichnet, aus denen alle Stoffe im Universum bestehen. Es gibt also überhaupt nur 82 stabile Elemente (Tc ist instabil, und dann wieder alles hinter Bi) . Dabei ist im Universum zu 99 Massenprozenten nur das Element Wasserstoff vorhanden. Vom verbleibenden einen Prozent bauen etwa 10 Elemente wiederum 99 Prozent der Substanzen auf unserer Erde auf. Und ein Element - der Kohlenstoff - hat 10 mal mehr verschiedene Verbindungen als alle anderen 100 Elemente zusammen (die komplizierte Chemie des Elementes "Kohlenstoff" ist dann die organische Chemie). 

Was hat das mit Gasen zu tun? Bei Zimmertemperatur gasförmig sind die Elemente Fluor und Chlor (Elemente der siebten Hauptgruppe im Periodensystem, den "Halogenen"), Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff (zum Merken: Hals-Nase-Ohren = H-N-O), sowie alle Edelgase. Die stehen im Periodensystem rechts in der achten Hauptgruppe.

Wir mussten also den Begriff "Elemente" und "Hauptgruppe im Periodensystem" zuordnen, um erste Gase bei Zimmertemperatur nennen zu können.

Gasförmige Verbindungen bei Normalbedingungen gibt es viele. In der Luft das CO2, in den Abgasen eines Autos ohne Katalysator NO, NO2, CH4 (Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid, Methan).

Rauch sind kleine schwebende Festpartikel in der Luft.

Luft besteht aus 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff, 1 % Edelgas Argon und 0,04 % Kohlendioxid

Dampf und Nebel sind kleine schwebende flüssige Tröpfchen. Druck und Temperatur um sie herum sind eigentlich so geartet, dass sie entweder flüssig am Boden sein müssten oder gasförmig in der Luft. Dampf und Nebel ist also ein labiler Übergangszustand zwischen zwei Aggregatzuständen.

Das Dreieck der Aggregatzustande kann jeder malen.

Die Formel von Trockeneis, bei welcher Temperatur es sublimiert, und warum es "trocken" heißt - das wurde auf dieser Seite schon erläutert.