1.4.3 Schmelzwärme und Verdampfungswärme

Wenn man einem Behälter mit Eis unter 0°C bei Normaldruck kontinuierlich Wärme zuführt und in regelmäßigen Zeitabschnitten die Temperatur misst, so beobachtet man folgendes:

Bis zur Temperatur 0°C folgt der Temperaturverlauf einer Gerade mit der Steigung, die dem Quotienten aus zugeführter Wärmeleistung und spezifischer Wärmekapazität des Eises entspricht.

Bei T=0°C bleibt die Temperatur zwischen den Zeitmarken t₁ und t₂ so lange konstant, bis alles Eis geschmolzen, um anschließend wieder kontinuierlich anzusteigen mit der Steigung . Die während des Schmelzvorganges in das System gesteckte Energie pro Masseneinheit beträgt

spezifische Schmelzwärme.

Erreicht die Temperatur die 100°C-Marke (bei einem Druck von 1013 hPa), so bleibt die Temperatur wiederum solange konstant (zwischen t₃ und t₄), bis alles Wasser verdampft ist. Zum vollständigen Verdampfen muss eine Energie pro Masseneinheit aufgebracht werden von

spezifische Verdampfungswärme.

Während dem Schmelzen und Verdampfen ändert sich die Temperatur und damit die kinetische Energie der Teilchen nicht. Die Schmelz- und die Verdampfungswärme erhöhen die potenzielle Energie der Atome bzw. Moleküle.⁸

Beispiel

Eis hat bei 0°C eine spezifische Schmelzwärme von , d.h. um ein Kilogramm Eis zu schmelzen müssen 332,8 kJ aufgewendet werden!

Die Verdampfungswärme von Wasser beträgt .

⁸ zum tieferen Verständnis siehe Demtröder (1998, Kap. 10.1.11, S.283 f)