Kälte durch Verdunstung
Wassermoleküle sind
über ihre Wasserstoffbrückenbindungen in einem Verband
organisiert. Dieser Verband ist nicht statisch und unterliegt
einer ständigen Veränderung. Dabei tauschen Moleküle
ihre Plätze aus und gehen ständig neue Brückenbindungen
ein. Es existiert also eine ungerichtete Molekülbewegung,
die mit der Erhöhung der Temperatur zunimmt. Man spricht
von einem Gleichgewicht, in dem Wassermoleküle ständig
ihre Plätze tauschen. Die Moleküle, die sich schnell
genug bewegen, um die Anziehungskräfte der anderen Wassermoleküle
zu überwinden, können die Flüssigkeit verlassen
und in die Gasphase übergehen. Mit steigender Temperatur wird die Teilchenbewegung schneller und immer mehr Wassermoleküle gelangen in die Gasphase. Bei 100°C liegt Wasser als Wasserdampf (gasförmig) vor. Diese Umwandlung
von einer Flüssigkeit in ein Gas nennt man Verdunstung oder
Verdampfung. Etwas Verdunstung findet bei jeder Temperatur statt.
Beobachten kann man das, wenn man ein Glas mit Wasser für
ein paar Tage offen stehen lässt.
Erhitzt man eine Flüssigkeit, erhöht
sich die durchschnittliche Bewegungsenergie der Teilchen, die
zu einer schnelleren Verdampfung führt. Wenn ein Stoff verdampft,
kühlt sich die Oberfläche der zurückbleibenden
Flüssigkeit ab. Diese Verdunstungskälte entsteht dadurch,
dass die "schnellsten" Moleküle,
also die mit der größten Bewegungsenergie, den Molekülverband
in Form von Wasserdampf verlassen. Diese Moleküle nehmen ihre
Energie mit und entziehen sie damit dem System. Das zurückbleibende flüssige Wasser besitzt dann weniger Energie
als zuvor.
Die Verdunstungskälte stellt einen Mechanismus
dar, um Landlebewesen vor Überhitzung zu schützen.
Pflanzen können bei starker Sonneneinstrahlung ihre Temperatur
durch die Verdunstung von Wasser auf den Blättern regulieren
und sich damit vor Überhitzung schützen. Diese Abkühlung
um mehrere Grad verhindert, dass sich das Blatt auf eine Temperatur
erhitzt, die lebenswichtige Enzyme hemmt oder sogar ganz zerstört. |
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