Der Luftdruck um uns herum
Jean-Jacques MILAN, this image was modified by Frederic.marbach at fr.wikipedia, CC BY-SA 3.0
Weißt du schon, was man unter „Druck“ versteht? Vielleicht kennst du ihn ja aus dem Physikunterricht: Druck entsteht, wenn Kraft auf eine Fläche ausgeübt wird. Das können ganz verschiedene Kräfte sein. Uns interessiert hier jedoch nur der Luftdruck. Was der mit den Aggregatzuständen zu tun hat?
Die Antwort liegt förmlich in der Luft – wie man so sagt. Unsere Luft besteht aus sehr vielen Molekülen. Zur Erinnerung: Ein Molekül – das sind zwei oder noch mehr Atome, die miteinander eine chemische Bindung eingegangen sind, sich also gewissermaßen zusammengeschlossen haben. Jedes Luftmolekül ist für sich zwar sehr klein und hat eine geringe Masse, wird aber trotzdem von der Schwerkraft der Erde angezogen. Und das bedeutet, dass eine sehr große und damit schwere Menge von Luftmolekülen auf unsere Erdoberfläche und auf alles, was sich darauf befindet, lastet. Die Luft drückt also auf die Erde und alles drauf – und das nennt man den Luftdruck. Wir Menschen merken gar nicht, dass wir ständig von allen Seiten von Luftmolekülen umringt sind: Unsere Körper sind darauf ausgelegt.
Der Luftdruck ist allerdings nicht überall gleich, sondern wird immer kleiner, je weiter wir uns von der Erdoberfläche entfernen. Denn je weiter über der Erdoberfläche wir sind, desto weniger Moleküle flitzen dort herum. Außerhalb der Erdatmosphäre sind dann gar keine Luftmoleküle mehr zu finden: Der Druck ist auf null gesunken. Das nennt man Vakuum.
Was nun außer der Temperatur den Aggregatzustand eines Stoffes beeinflusst, ist die Anzahl von Luftmolekülen, die ihn umgeben. Das hat ebenfalls etwas mit der Schwingbewegung der Moleküle zu tun. Denn auch die Luftmoleküle sausen hin und her. Und je mehr Luftmoleküle um einen Stoff wie z. B. Wasser herumflitzen und dabei mit ihm zusammenstoßen, umso weniger können die Stoffteilchen sich selbst bewegen. Das ist so ähnlich, als ob du durch eine große Menschenmasse gehen möchtest: Es geht viel langsamer voran und vor allem kostet es dich viel mehr Kraft, dich zu bewegen, als wenn dir niemand im Weg wäre. Die Schwingungen der Stoffteilchen – also etwa von Wasser – werden also von den Luftmolekülen gebremst. Auch wenn die Wasserteilchen viel Wärmeenergie aufgenommen haben, verbrauchen sie einen Teil davon bei den Zusammenstößen mit den Luftmolekülen. Der Rest ihrer Energie reicht dann nicht mehr aus, um ihren Verbund zu verlassen und frei herumzutanzen. Nur wenn man ihnen noch mehr Energie zuführt, kann das gelingen. Das bedeutet also: Je höher der Druck ist, desto mehr Wärmeenergie brauchen Stoffe, um flüssig oder gasförmig zu werden. Und umgekehrt gilt: Je niedriger der Druck in der Umgebung ist, desto leichter können die kleinen Teilchen sich aus ihrem Verbund lösen und sich aus einem Feststoff in eine Flüssigkeit und daraus in ein Gas verwandeln