## 486 **C) Wasserdampf kondensiert an einer kalten Fensterscheibe** Bei der Kondensation von Wasserdampf wird Energie in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben. Dies geschieht, weil die Wassermoleküle beim Übergang vom gasförmigen in den flüssigen Zustand ihre kinetische Energie verringern und dabei Kondensationswärme freisetzen. Alle anderen genannten Prozesse sind energieaufnehmend: Beim Verdampfen (A), Schmelzen (B), Sublimieren (D) und der Sublimation von $CO_2$ (E) muss Energie zugeführt werden, um die Teilchen aus ihrem Verbund zu lösen und ihre kinetische Energie zu erhöhen. Die Kondensation ist somit der einzige exotherme Phasenübergang in den Antwortoptionen. ## 487 **D) Beim Gefrieren wird Wärme frei.** Beim Gefrieren (Phasenübergang flüssig → fest) wird Wärmeenergie an die Umgebung abgegeben, da sich die Wassermoleküle in einem geordneten Kristallgitter anordnen und dabei potentielle Energie freisetzen. Die anderen Optionen sind falsch: Schmelzen und Verdampfen sind endotherme Prozesse, bei denen Energie aufgenommen wird, nicht abgegeben wird (A, B). Sublimation benötigt wie alle Phasenübergänge zu höherer Unordnung Energie (C). Beim Erstarren (synonym zu Gefrieren) nimmt die Entropie ab, nicht zu, da die Teilchen geordneter vorliegen als in der flüssigen Phase (E). ## 488 **C) Er führt zu einer Verringerung der Entropie des Systems.** Beim Übergang vom gasförmigen in den flüssigen Zustand (Kondensation) ordnen sich die zuvor frei beweglichen Gasteilchen zu einer dichteren, geordneteren Struktur an. Diese Zunahme der Ordnung entspricht einer Abnahme der Entropie im System. Die anderen Optionen sind falsch: Die kinetische Energie der Teilchen nimmt ab, nicht zu (A); eine Druckerhöhung, nicht -erniedrigung begünstigt die Kondensation (B); Temperaturerniedrigung, nicht -erhöhung fördert den Übergang (D); und bei der Kondensation wird Energie in Form von Kondensationswärme an die Umgebung abgegeben, nicht aufgenommen (E). ## 489 **C) fest zu gasförmig** Sublimation beschreibt den direkten Übergang eines Stoffes vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand, ohne dabei den flüssigen Zustand zu durchlaufen. Ein bekanntes Beispiel ist Trockeneis ($CO_2$), das bei Raumtemperatur direkt zu Gas wird. Die anderen Optionen beschreiben andere Zustandsänderungen: Verdampfen (A), Kondensation (B), Erstarren (D) und Schmelzen (E). Sublimation tritt besonders bei Stoffen auf, die einen sehr niedrigen Dampfdruck haben und bei denen der Schmelzpunkt nahe am Siedepunkt liegt. Der umgekehrte Prozess, also der Übergang von gasförmig zu fest, wird als Resublimation bezeichnet. ## 490 **C) Die Umwandlung von gasförmig zu fest nennt man Resublimation.** Die Phasenübergänge zwischen den Aggregatzuständen haben spezifische Fachbegriffe: Resublimation beschreibt den direkten Übergang vom gasförmigen in den festen Zustand, wie es zum Beispiel bei der Bildung von Reif geschieht. Die anderen Optionen verwechseln die Fachbegriffe: Kondensation ist der Übergang von gasförmig zu flüssig (nicht fest zu gasförmig), Verdampfung von flüssig zu gasförmig (nicht flüssig zu fest), Schmelzen von fest zu flüssig (nicht gasförmig zu flüssig) und Sublimation von fest zu gasförmig (nicht fest zu flüssig). Diese Phasenübergänge sind reversibel und können in beide Richtungen ablaufen. ## 491 **B) Fein verteilte Feststoffe in Gasen nennt man "Rauch".** Dispersionen sind Stoffgemische, bei denen ein Stoff (disperse Phase) fein in einem anderen Stoff (Dispersionsmedium) verteilt ist. Bei Rauch sind feste Teilchen in einem Gas (meist Luft) verteilt. Die anderen Optionen beschreiben falsche Kombinationen: Schaum besteht aus Gasbläschen in einer Flüssigkeit oder einem Feststoff, Nebel ist eine Verteilung von Flüssigkeitströpfchen (nicht Gas) in Luft, Emulsionen sind Verteilungen von Flüssigkeiten in anderen Flüssigkeiten und Suspensionen sind feste Teilchen, die in einer Flüssigkeit (nicht in einem Feststoff) schweben. ## 492 **B) Pentan ist bei Raumtemperatur flüssig.** Da Pentan einen Siedepunkt von 36°C hat, liegt es bei Raumtemperatur (ca. 20-25°C) als Flüssigkeit vor. Erst über 36°C geht es in den gasförmigen Zustand über. Option A ist falsch, da Pentan einen viel niedrigeren Schmelzpunkt von -130°C hat und daher bei 34°C flüssig ist. Option C ist falsch, da Pentan erst über 36°C gasförmig wird. Option D ist falsch, da Butan einen niedrigeren Siedepunkt als Pentan hat (-1°C). Option E verwechselt den Siedepunkt mit dem Schmelzpunkt - bei 36°C verdampft Pentan, es erstarrt nicht. ## 493 **A) 1 und 3 geben Energie ab, 2, 4 und 5 nehmen Energie auf.** Bei Phasenübergängen ist die Energierichtung entscheidend: Beim Übergang zu einem geordneteren Zustand (wie bei Kondensation und Gefrieren) wird Energie an die Umgebung abgegeben, während beim Übergang zu einem ungeordneteren Zustand (wie bei Sublimation, Verdampfen und Schmelzen) Energie aufgenommen werden muss. Kondensation (1) wandelt Dampf zu Flüssigkeit und Gefrieren (3) Flüssigkeit zu Eis - beide geben dabei Energie ab. Sublimation (2) überführt direkt vom festen in den gasförmigen Zustand, Verdampfen (4) von flüssig zu gasförmig und Schmelzen (5) von fest zu flüssig - alle drei benötigen dafür Energiezufuhr von außen. ## 494 **A) Beim Kondensieren wird Energie aufgenommen.** Beim Kondensieren wird Energie nicht aufgenommen, sondern abgegeben! Dies ist ein fundamentaler thermodynamischer Prozess: Wenn Gas- oder Dampfmoleküle in den flüssigen Zustand übergehen, wird die vorher in Form von kinetischer Energie gespeicherte Wärmeenergie an die Umgebung abgegeben. Dies ist genau umgekehrt zum Verdampfen (Option C), bei dem Energie aufgenommen werden muss. Auch die anderen Aussagen sind korrekt: Beim Gefrieren nimmt die Ordnung zu und damit die Entropie ab (B), beim Sublimieren steigt die Bewegungsfreiheit der Teilchen und damit die Entropie (D), und beim Schmelzen wird in der Tat Energie in Form von Schmelzwärme benötigt (E). ## 495 **C) +4°C** Wasser zeigt bei +4°C eine Anomalie: Es erreicht hier seine höchste Dichte von 1 $\text{g}/\text{cm}^3$. Diese Besonderheit ist lebenswichtig für Gewässer, da sich dadurch im Winter eine Schichtung bildet: Das 4°C warme, dichteste Wasser sinkt nach unten, während sich oben das leichtere Eis bildet. Ohne diese Anomalie würden Gewässer von unten nach oben durchfrieren. Die anderen Temperaturen sind falsch, denn bei 0°C beginnt Wasser erst zu gefrieren, bei -4°C und -10°C liegt es bereits als Eis vor, und bei +10°C ist es wieder weniger dicht als bei +4°C. ## 496 **B) Der kritische Punkt markiert die Bedingungen, unter denen die Dichten von Flüssigkeit und Gas identisch werden.** Am kritischen Punkt verschwinden die Unterschiede zwischen flüssiger und gasförmiger Phase vollständig - die beiden Phasen werden ununterscheidbar, da ihre Dichten identisch werden. Die anderen Optionen enthalten grundlegende Fehler: Beim Schmelzen wird Wärme aus der Umgebung aufgenommen (A), nicht abgegeben. Sublimation beschreibt den direkten Übergang von fest zu gasförmig (C), nicht zu flüssig. Der Tripelpunkt ist der Punkt, an dem alle drei Phasen (fest, flüssig, gas) im Gleichgewicht existieren (D). Kondensation ist ein exothermer Prozess, der Wärme an die Umgebung abgibt (E), nicht absorbiert. ## 497 **A) Von Punkt B ausgehend führt eine Druckerhöhung zur Kondensation des Wasserdampfs.** Im Phasendiagramm befindet sich Punkt B im gasförmigen Bereich (Wasserdampf). Eine Druckerhöhung bei konstanter Temperatur führt hier zum Übergang in die flüssige Phase (Kondensation), sobald die Phasengrenzlinie zwischen Gas und Flüssigkeit erreicht wird. ## 498 **D) Beim Kondensieren wird Wärme an die Umgebung abgegeben.** In einer Kältemaschine findet ein Kreisprozess statt, bei dem das Kältemittel im Verdampfer Wärme aus dem Innenraum aufnimmt und verdampft. Anschließend wird es komprimiert und im Kondensator (außen) wieder verflüssigt, wobei die aufgenommene Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Die anderen Optionen sind falsch: Das Kältemittel verdampft innen (nicht außen), benötigt zum Verdampfen keine Erwärmung (sondern nimmt Wärme aus der Umgebung auf), kondensiert außen (nicht im Innenraum), und der Verdampfer befindet sich im Inneren des Geräts. ## 499 **A) Flüssigkeiten haben gegenüber Festkörpern eine höhere Teilchenbeweglichkeit.** Die Teilchenbeweglichkeit nimmt von fest über flüssig bis gasförmig zu, was mit der Stärke der Teilchenwechselwirkungen zusammenhängt. In Festkörpern sind die Teilchen an feste Gitterplätze gebunden und können nur schwingen. In Flüssigkeiten können sich die Teilchen dagegen frei aneinander vorbeibewegen, haben aber noch direkten Kontakt. Die anderen Optionen sind falsch: Zwar bewegen sich Gasteilchen schneller als Flüssigkeitsteilchen (B ist richtig, aber nicht die Frage), die Temperatur hängt nicht vom Aggregatzustand ab (C), die Dichte ist in Festkörpern meist höher (D), und Festkörper zeigen den höchsten Ordnungsgrad (E). ## 500 **D) Bei Temperaturen unter 4 °C nimmt die Dichte von Wasser ab, bis es schließlich gefriert.** Wasser verhält sich anders als die meisten Stoffe: Es erreicht seine maximale Dichte bei 4 °C und nicht beim Gefrierpunkt. Wenn Wasser unter 4 °C abkühlt, nimmt seine Dichte wieder ab, weil sich die Wassermoleküle in einer offeneren Struktur anordnen. Beim Gefrieren dehnt sich Wasser sogar aus, weshalb Eis weniger dicht ist als flüssiges Wasser und auf diesem schwimmt. Die anderen Optionen sind falsch: Eis ist leichter als Wasser (nicht dichter, wie in A behauptet), die maximale Dichte liegt bei 4 °C (nicht bei 0 °C wie in B), die Dichte nimmt nicht kontinuierlich mit sinkender Temperatur ab (C), und Wasser dehnt sich beim Gefrieren aus, nicht zusammen (E). ## 501 **D) Der Übergang von flüssig zu gasförmig heißt Verdunsten.** Der Phasenübergang von flüssig zu gasförmig wird als Verdunsten oder Verdampfen bezeichnet. Die anderen Optionen enthalten grundlegende Fehler: Kondensation (A) beschreibt den Übergang von gasförmig zu flüssig, nicht zu fest. Beim Gefrieren (B) wird Energie an die Umgebung abgegeben, nicht aufgenommen. Ein höherer Luftdruck (C) erhöht den Siedepunkt, anstatt ihn zu erniedrigen. Der Übergang von flüssig zu fest (E) heißt Erstarren oder Gefrieren, nicht Verdampfen. Die Phasenübergänge folgen dabei stets den physikalischen Gesetzmäßigkeiten der Energieaufnahme beim Verdampfen/Schmelzen und Energieabgabe beim Kondensieren/Gefrieren. ## 502 **E) Entropie begünstigt den gasförmigen Zustand.** Die Entropie ist ein Maß für die Unordnung eines Systems. Im gasförmigen Zustand haben Moleküle die größtmögliche Bewegungsfreiheit und können sich frei im verfügbaren Raum verteilen, was zu maximaler Unordnung führt. Die anderen Optionen enthalten physikalische Fehler: Bei der Verdampfung nimmt die Energie der Moleküle zu, nicht ab (A). Kondensation führt zu mehr Ordnung, also sinkt die Entropie (B). Die Molekülgeschwindigkeit ist in Gasen am höchsten, nicht in Flüssigkeiten (C). Der Übergang fest-flüssig (Schmelzen) benötigt Energie, setzt sie nicht frei (D).