Erstarren
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- Thermodynamischer Prozess
- Baustoffkunde
- Gießen (Verfahren)
- Schweißen
Erstarren bezeichnet in der Physik den Übergang eines Stoffes vom flüssigen in den festen Aggregatzustand. In den meisten Fällen erfolgt dies durch Abkühlung. Der Umkehrprozess des Erstarrens ist das Schmelzen. Die Erstarrung erfolgt im Erstarrungsintervall.[1]
Bei Reinstoffen und konstantem Druck erfolgt das Erstarren immer bei einer bestimmten Temperatur, die Gefrierpunkt genannt wird (Erstarrungslinie). Er entspricht bei reinen Stoffen exakt dem Schmelzpunkt. Obwohl der Stoff beim Erstarren Wärme abgibt (Erstarrungswärme), bleibt die Temperatur während des Übergangs von flüssig nach fest konstant (latente Wärme). Beim Erstarren kommt es bei vielen Stoffen zur Kristallisation, bei der die Brownsche Bewegung der Moleküle reduziert wird. Die Moleküle weisen daher im erstarrten Zustand eine geringere Energie auf als im flüssigen, was gleichbedeutend ist mit einer Energieabgabe.[2]
Wasser und andere wässrige Lösungen gefrieren, wenn sie in den festen Aggregatzustand übergehen.[3] Gefrieren wird umgangssprachlich auch die Haltbarmachung von Lebensmitteln durch Tiefkühlen genannt. Bei Legierungen und Glasen beginnt das Erstarren bei der Liquidustemperatur und ist bei der Solidustemperatur abgeschlossen.[1]
Baustoffkunde
Aus Sicht der Baustoffkunde bezeichnet das Erstarren des Zementleims in Beton oder Mörtel die definierte Viskositätszunahme infolge Wasserbindung (Einlagerung von Kristallwasser). Dieser Vorgang wird auch Hydratation genannt. Vor dem Erstarren erfolgt das Ansteifen, dass nach frühestens einer Stunde beendet ist. Nach dem Erstarren (Zeitraum 12 Stunden) beginnt die Erhärtung des Baustoffs. Mittels spezieller Betonzusatzmittel kann bei Bedarf die Erstarrung beschleunigt oder verzögert werden.
Vulkangestein
In der Geologie meint Erstarren auch die Verfestigung von Vulkangestein, wenn sich dieses abkühlt (Erstarrungsgestein).
Siehe auch
- Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubild - Verdeutlicht Veränderungen bei hohen Abkühlgeschwindigkeiten
- Keimbildung - Prozess der Bildung einzelner fester Partikel in der Flüssigkeit
- Heißriss - Fehler beim Erstarren von Schmelze beim Schweißen
Einzelnachweise
- ↑ 1,0 1,1 Rau/Ströbel: Die Metalle - Werkstoffkunde mit ihren chemischen und physikalischen Grundlagen. Verlag Neuer Merkur GmbH, 1999, ISBN 978-3-929360-44-8, S. 95 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Herbert Windisch: Thermodynamik Ein Lehrbuch für Ingenieure. Walter de Gruyter, 2014, ISBN 978-3-486-85914-0, S. 125 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Ulrich Harten: Physik für Mediziner. Springer-Verlag, 2015, ISBN 978-3-642-55273-1, S. 156 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).