Temperaturzustände

Temperaturzustände bezeichnen den thermischen Zustand eines Systems, der durch die Temperatur bestimmt wird und sich in Wechselwirkung mit Druck und Volumen ausdrückt. In der Thermodynamik ist die Temperatur eine Zustandsgröße, die zusammen mit weiteren Größen den Zustand eines Materials festlegt. Materialien existieren in verschiedenen Phasen, vor allem fest, flüssig und gasförmig; der jeweilige Zustand bestimmt Struktur, Dichte und Beweglichkeit der Teilchen.

Phasenwechsel treten bei charakteristischen Temperaturen und Drücken auf. Typische Übergänge sind Schmelzen (fest zu flüssig), Gefrieren (flüssig zu fest), Verdampfen oder Sieden (flüssig zu gasförmig) und Sublimation (fest zu gasförmig); Kondensation ist der Gegenweg von gasförmig zu flüssig.

Phasenverläufe werden oft in Phasendiagrammen dargestellt, üblicherweise als Funktion von Druck und Temperatur. Zwei zentrale Begriffe sind der Tripelpunkt, an dem drei Phasen koexistieren, und der kritische Punkt, jenseits dessen die Unterscheidung zwischen flüssig und gasförmig verschwindet. Die Maßeinheit der Temperatur ist häufig Kelvin; Umrechnung zu Celsius erfolgt durch T_C = T_K - 273,15.

Neben den klassischen Phasen existieren weitere Zustände, zum Beispiel der Plasmazustand bei sehr hohen Temperaturen. Unterkühlung oder Überhitzung können metastabile Zustände erzeugen, und reale Systeme zeigen oft Nicht-Gleichgewichtssituationen. Die Kenntnis der Temperaturzustände ist grundlegend für Materialkunde, Thermodynamik, Wärme- und Energiemanagement sowie chemische Reaktionen.