imported>HuLe13 am 25. Januar 2023 um 07:43 Uhr

2023-01-25T07:43:45Z

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Die '''Kristallisationsenthalpie''', veraltet auch als '''Kristallisationswärme''', '''Erstarrungswärme''' oder '''Gefrierwärme''' bezeichnet, wird freigesetzt, wenn ein [[Stoff (Chemie)|Stoff]] seinen [[Aggregatzustand]] von flüssig zu fest [[Phasenübergang|ändert]]. Aufgrund des [[Energieerhaltungssatz]]es ist die beim [[Kristallisation|Kristallisieren]] bzw. [[Erstarrung|Erstarren]] frei werdende [[Energie]] betragsmäßig gleich groß wie die für das [[Schmelzen]] des Stoffes aufzuwendende Energie ([[Schmelzenthalpie]]), jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen:

:<math>H_\text{kristallisation} = - H_\text{schmelz} < 0</math>

Die Vorzeichen beziehen sich dabei jeweils auf den Stoff, der im [[Offenes System (Thermodynamik)|offenen System]] seinen Aggregatzustand wechselt, ohne dass sich dabei seine [[Temperatur]] ändert ([[isothermer Prozess]]). Vielmehr ändern sich das [[Spezifisches Volumen|spezifische Volumen]] und/oder der [[Druck (Physik)|Druck]] als [[Thermodynamische Zustandsgröße|thermodynamische Zustandsgrößen]]. Das umgebende System erlebt dagegen genau die entgegengesetzte Energieänderung, weil es die vom erstarrenden Stoff abgegebene Energie in Form von Wärme aufnimmt (<math>Q_{\text{System}} > 0</math>, s. u.). Hier wirkt sich die aufgenommene Energie als Zunahme der [[Thermische Energie|thermischen Energie]] und Anstieg der Temperatur aus.

Die [[Spezifische Größe|spezifische]] Kristallisationsenthalpie (und damit auch die spezifische Schmelzenthalpie), d. h. die auf die [[Masse (Physik)|Masse]] oder die [[Stoffmenge]] bezogene Enthalpie ist [[Stoffeigenschaft|stoffabhängig]] (Liste z. B. unter [[Schmelzenthalpie]]).

Der einzige bekannte Stoff mit ''positiver'' Kristallisationsenthalpie in einem bestimmten Bereich ist das [[Helium]]-[[Isotop]] <sup>3</sup>He, d. h., es gefriert unterhalb von 0,3 [[Kelvin|K]] bei Wärme''zufuhr'' ([[Pomerantschuk-Effekt]]).

== Anwendung ==
[[Datei:Apfelblüte nach Frostschutzberegnung.jpg|mini|Eisumhüllte Apfelblüten nach Frostschutzberegnung. Die Kristallisationswärme hat das Erfrieren der frostempfindlichen Blüten verhindert]]
Praktisch lässt sich das Phänomen der Kristallisationsenthalpie bei der [[Unterkühlte Schmelze #Beispiel Wasser|Unterkühlung]] von [[Wasser]] beobachten: Wird Wasser erschütterungsfrei und langsam gekühlt, gefriert es bei 0 [[Grad Celsius|°C]] ''nicht''. Es lässt sich auf diese Weise bis auf einige Grad unter Null abkühlen (ohne „Anlagerungsstellen“ – ähnlich „[[Kondensationskeim]]en“ – ist sogar eine Unterkühlung bis −30 °C möglich, bevor sich die Wasser[[molekül]]e in ein [[Kristallgitter]] einordnen). Dann kann beispielsweise eine [[Erschütterung]] die Kristallisation spontan auslösen. Durch die frei werdende Energie steigt die Temperatur auf 0 °C.

Die Kristallisationsenthalpie wird beispielsweise im [[Obstbau]] genutzt: Während der [[Frost|Nachtfröste]] im Frühling werden die Blüten mittels [[Frostschutzberegnung]] mit einem Wassernebel berieselt. Die beim Gefrieren des Wassers frei werdende Kristallisationsenthalpie hält die Eistemperatur bei 0 °C und schützt folglich die im Eis eingeschlossenen Pflanzenteile vor Frostschäden.

Ein anderer Anwendungsbereich der Kristallisationsenthalpie sind regenerierbare [[Wärmekissen|Handwärmer]]. Diese sind mit einer Salzlösung gefüllt, die unter Wärmeabgabe kristallisiert, wenn das Knicken eines in der Lösung befindlichen Metallplättchens eine Erschütterung bewirkt.

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{{SORTIERUNG:Kristallisationsenthalpie}}
[[Kategorie:Thermodynamik]]
[[Kategorie:Chemische Größe]]
[[Kategorie:Festkörperphysik]]
[[Kategorie:Stoffeigenschaft]]

Kristallisationsenthalpie - Versionsgeschichte

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