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Übergänge

Wasser ist der einzige Stoff, der in allen drei Aggregatzuständen, also fest, flüssig und gasförmig, in natürlicher Form auf der Erde vorkommt. Alle drei Phasen spielen wichtige Rollen im Klimasystem. Sie beeinflussen auf unterschiedliche Art und Weise den Strahlungshaushalt und können Wärme transportieren.

Wenn Eis schmilzt, dann ändert Wasser seinen Aggregatzustand von fest zu flüssig. Die weiteren Phasenübergänge sind Verdampfen (flüssig zu gasförmig), Kondensieren (gasförmig zu flüssig), Erstarren (flüssig zu fest), Sublimieren (fest zu gasförmig) und Resublimieren (gasförmig zu fest). 

Bei dem Experiment "Übergänge" im Klimahaus^® Bremerhaven 8°Ost kann man die Übergänge Schmelzen-Verdampfen-Kondensieren gut beobachten: Zuerst werden Eiswürfel in einen flachen Behälter gelegt. Hier werden sie durch die Wärmestrahlung einer Lampe erwärmt und schmelzen (1. Phasenübergang). Dann wird das flüssige Wasser auf einer Wärmeplatte so stark erhitzt, dass es verdampft (2. Phasenübergang). Der nun aufsteigende Wasserdampf trifft auf eine Metallplatte, an der er abkühlt. Das Wasser kondensiert und wird wieder flüssig .Es bilden sich Tropfen.(3. Phasenübergang).

Wichtig ist hierbei auch, dass sich die Wassertropfen nicht schon in der Luft bilden, sondern erst an der Metallplatte. Reines Wasser kann bei normalen Bedingungen in der Luft schwebend keine Tropfen bilden, auch wenn sehr viel Dampf vorhanden ist. Die Tropfen bilden sich immer schon an vorhandenen festen Teilchen in der Luft. Hier im Versuch ist eine feste Metallplatte vorhanden. In der uns umgebenen Atmosphäre gibt es feste Teilchen (Sand, Staub, kleinste Partikel), die oft so klein sind, dass wir sie nicht sehen können. Sie werden Aerosole genannt. An ihnen erfolgt die Bildung von Wolkentropfen.

Die Phasenübergänge ermöglichen es dem Wasser, viel Energie zu speichern. Das spürt man, wenn Feuchtigkeit auf der Haut trocknet. Sie entzieht dabei der Haut Wärme und kühlt sie damit ab. Diese Wärmeenergie kann im Wasserdampf transportiert werden und wird dann freigesetzt, wenn der Dampf wieder zu Wasser kondensiert.

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Mehr über die Eigenschaften des Wassers:

Ozeane - Basis - Einheit 1 - Eigenschaften des Wassers

Wolken & Partikel - Basis - Einheit 1 - Wasser in der Atmosphäre