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.
......................
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. |