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Lexikon der Geographie: Temperatur

Temperatur, Maß für den Wärmezustand eines Mediums. Die Wirkungen unterschiedlicher Temperaturen auf einen Körper ergeben sich aus den zwischenmolekularen Kräften, die anhand eines einfachen Modells veranschaulicht werden können ( Abb. ). Atome und Moleküle üben unterschiedliche Kräfte geringer Reichweite aufeinander aus. Bei starker Annäherung überwiegen die abstoßenden, bei geringerer Annäherung die anziehenden Kräfte. Bei Annäherung zweier Moleküle (gerissene Linie) wirken daher zunächst die in der Skizze negativ dargestellten Anziehungskräfte und nach Überschreiten eines stabilen Punktes r 0 die positiv dargestellten – weil entgegengesetzt wirksamen – abstoßenden Kräfte. Die potenzielle Energie W pot als Funktion des Abstandes r ergibt die durchgezogene Linie, die Potenzialfunktion W pot. Diese Kurve hat bei r 0 ein Minimum. Es ist die Distanz, in der sich beide Moleküle theoretisch in einer stabilen Gleichgewichtslage zueinander befinden. In dieser Position haben sie keine Bewegungsenergie, es ist der absolute Nullpunkt (Thermometerskalen). Doch befinden sich die Moleküle nicht in diesem Ruhezustand, sondern sie führen Schwingungen aus, deren Umkehrpunkte auf gleicher Höhe der Potenzialkurve liegen. Die Energie dieser Schwingung bestimmt die Höhe auf der Potenzialkurve. Im unteren Bereich hat diese die Form einer Parabel. Mit zunehmender Energie oder Wärmemenge erfolgt die Schwingung um einen höheren Punkt der Potenzialkurve, sodass sich wegen der Verflachung nach außen hin der mittlere Abstand der Moleküle vergrößert. Dies erklärt die Ausdehnung des Körpers bei Erwärmung. Wenn die zugeführte Wärmemenge ausreicht, die Bindungskräfte zu überwinden, tritt die freie Verschiebbarkeit der Moleküle ein. Es ist der flüssige Zustand. Wird weiter Wärme zugeführt, wird das Niveau der Potenzialkurve verlassen, die Moleküle befinden sich in einer völlig freien Bewegung. Dies ist der gasförmige Zustand. Die Bewegungsenergie der Moleküle kann jetzt bei konstantem Druck durch weitere Energiezufuhr erhöht werden, eine Änderung des Aggregatzustandes tritt nicht ein.

JVo


Temperatur: Temperatur: Skizze zur Veranschaulichung der zwischenmolekularen Kraft- und Energieverhältnisse in Abhängigkeit von der Temperatur.

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Grafik:
Mathias Niemeyer (Leitung)
Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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