Sieden

Sieden
Siedendes Wasser (Blasensieden)

Sieden ist, im Gegensatz zu der Verdunstung, eine schnelle Zustandsänderung vom Flüssigen zum Gasförmigen, bei der der Dampfdruck einer Flüssigkeit den Umgebungsdruck erreicht. Sieden können sowohl Reinstoffe als auch Gemische.

Inhaltsverzeichnis

Siedevorgang

Temperaturänderung mit der Zeit, beim Erwärmen eines flüssigen Reinstoffes

Während des Übergangs bleibt die Temperatur konstant, sofern auch der Druck konstant bleibt. Sämtliche zugeführte Wärme wird in die Zustandsänderung investiert.

Bei einphasigen Systemen wie Wasser bleibt die Temperatur konstant, bis die Flüssigkeit vollständig verdampft ist. Das ist Grundlage der sehr effektiven Siedekühlung von thermisch hoch belasteten Gegenständen.

Bei mehrphasigen Systemen, zum Beispiel mit den Komponenten Wasser und Aceton, ist die Zusammensetzung der flüssigen und der Gasphase in der Regel unterschiedlich, die höhersiedende Komponente reichert sich in der flüssigen Phase an. Daher steigt der Siedepunkt mit fortschreitender Verdampfung. Der Siedevorgang wird am besten durch ein Siedediagramm beschrieben. In diesem Fall liegen die Komponenten in der flüssigen und der gasförmigen Phase in unterschiedlichen Konzentrationen vor. Diesen Umstand macht man sich bei thermischen Trennverfahren wie der Destillation zunutze.

Beispiel Wasser

Phasendiagramm des Wassers

Unter Normalbedingungen, also bei einem Luftdruck von 1013 hPa und einer Temperatur von 20 °C, ist Wasser flüssig. Wird Wasser in einem oben offenen Gefäß von unten durch eine Wärmequelle erhitzt, baut sich ein Temperaturgradient auf. Am Boden ist es am heißesten, die Oberflächentemperatur entspricht noch der Lufttemperatur. Da warmes Wasser eine geringere Dichte als kaltes Wasser hat, steigt es auf, dafür sinkt kälteres Wasser nach unten (Konvektion). Bei langsamer Erwärmung kann das ganze Wasser verdampfen, ohne dass Blasen aufsteigen.

Ist die Temperatur des Bodens höher als die Temperatur des Siedepunkts beim herrschenden hydrostatischen Druck, so verdampft das Wasser. Zunächst bilden sich an kleinen Unebenheiten des Bodens (Verdampfungskernen) Blasen aus, welche nach oben steigen und kühleres Wasser nach unten strömen lassen, das Wasser beginnt zu sieden. Die Blasen enthalten Wasserdampf oder andere Gase, die im kalten Wasser gelöst waren.

Solange Blasen aufsteigen und ein intensiver Wärmeübergang durch die Wand gewährleistet ist, spricht man vom Blasensieden. Bildet sich hingegen eine zusammenhängende Dampfschicht, bezeichnet man dies als Filmsieden.

Beim Übergang vom Blasensieden zum Filmsieden verschlechtert sich der Wärmeübergang zwischen Boden und Wasser sprunghaft. Beim Blasensieden wird das Wasser durch die aufsteigenden Blasen durchgerührt, dies fehlt beim Filmsieden. Dieser Effekt muss beim Kühlen von heißen Objekten (wie z. B. Brennelementen) mit Wasser beachtet werden.

Beim stillen Sieden ist noch nicht im gesamten Gefäß die Siedetemperatur erreicht. Die Blasen kondensieren im kälteren Wasser und brechen zusammen. Durch die aufsteigenden heißen Dampfblasen werden die oberen Schichten des Wassers zusätzlich erwärmt, bis der ganze Wasserkörper gleichmäßig aufgeheizt ist.

Die Erwärmung des Oberflächenwassers führt auch zu einer Erwärmung der darüber befindlichen Dampfphase. Ist die Oberflächen-Temperatur des Wassers größer als der Siedepunkt beim herrschenden Luftdruck (zum Beispiel größer als 100 °C bei 1013 hPa), verdampft das gesamte Wasser, insofern die Wärmezufuhr nicht unterbrochen wird.

Siedeverzug

Hauptartikel: Siedeverzug

Wasser, Wasserstoffperoxid oder Laugen (zum Beispiel Natronlauge) ohne Staubpartikel oder Gasbläschen lassen sich in reinen Gefäßen auch über die Siedetemperatur hinaus erwärmen, ohne dass es zum Sieden kommt. Kleinste Störungen, wie zum Beispiel Erschütterungen, die eine Durchmischung nach sich ziehen, können zu einer explosionsartigen Trennung der flüssigen von der Dampfphase führen, was man als Siedeverzug bezeichnet. Um das zu vermeiden, fügt man Lösungen Siedesteinchen aus Ton oder Bimsstein zu, die durch die Lösung nicht angegriffen werden, aber durch ihre poröse Struktur die Bildung kleiner Blasen erleichtern, sodass es nicht zum Siedeverzug kommt.

Physikalische Explosion

Die durch Verdampfen starke Volumenzunahme eines Stoffes kann, wenn sehr viel Hitze schlagartig zugeführt wird, zu einer Physikalischen Explosion führen.

Siehe auch


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См. также в других словарях:

  • Sieden — heißt die Bildung von Dampfblasen im Innern einer Flüssigkeit (vgl. Dampf, Bd. 2, S. 537). Alle Flüssigkeiten lassen sich durch genügende Wärmezufuhr zum Sieden bringen (s. Flüssigkeitswärme). Der Beginn des Siedens ist an eine gewisse… …   Lexikon der gesamten Technik

  • Sieden — Sieden, verb. irregul. ich siede, du siedest, (Oberd. seudest) er siedet, (Oberd. seudet); Imperf. ich sott; Mittelw. gesotten; Imper. Siede, (Oberd. seud). Es ahmet eigentlich den zischenden Laut nach, welchen ein in eine innere Bewegung… …   Grammatisch-kritisches Wörterbuch der Hochdeutschen Mundart

  • Sieden — Sieden, 1) vom Wasser, mit einem zischenden Laute in einer inneren Bewegung befindlich sein, so namentlich vom bewegten Meere; 2) von tropfbaren Flüssigkeiten, in einem solchen Zustande sich befinden, daß die Dämpfe nicht bloß von der freien… …   Pierer's Universal-Lexikon

  • Sieden — (Kochen), das Aufwallen einer Flüssigkeit, wobei sich nicht nur an der Oberfläche, sondern auch im Innern der Flüssigkeit Dampf bildet. Im Innern einer Flüssigkeit aber können Dampfblasen nur dann bestehen, wenn die Spannkraft des in ihnen… …   Meyers Großes Konversations-Lexikon

  • sieden — Vst. std. (9. Jh., ungisotan 8. Jh.), mhd. sieden, ahd. siodan, mndd. seden, mndl. sieden Stammwort. Aus g. * seuþ a Vst. sieden, kochen , auch in anord. sjóđa, ae. sēoþan, afr. siātha. Außergermanisch entspricht am ehesten lit. siaũsti… …   Etymologisches Wörterbuch der deutschen sprache

  • sieden — V. (Aufbaustufe) den Siedepunkt erreichen Synonyme: kochen, simmern Beispiele: Wasser siedet bei 100 Grad. Pass auf, die Soße ist siedend heiß. sieden V. (Oberstufe) eine rohe Speise gar werden lassen (SD, A) Synonyme: garen, kochen Beispiel: Sie …   Extremes Deutsch

  • sieden — sieden: Das altgerm. starke Verb mhd. sieden, ahd. siodan, niederl. zieden, engl. to seethe, schwed. sjuda »kochen, aufwallen« ist etymologisch nicht sicher erklärt. Als ablautende Substantive gehören dazu got. sauÞs »Opfer«, aisl. sauđr »Schaf« …   Das Herkunftswörterbuch

  • Sieden — Sieden, Kochen, die bei einer bestimmten Temperatur, dem Siedepunkte oder Kochpunkte, erfolgende Verwandlung einer Flüssigkeit in Dampf. Der Siedepunkt ist für verschiedene Flüssigkeiten verschieden und auch vom Luftdruck anhängig, so daß er auf… …   Kleines Konversations-Lexikon

  • sieden — [Basiswortschatz (Rating 1 1500)] Auch: • kochen Bsp.: • Das Wasser kocht …   Deutsch Wörterbuch

  • sieden — aufbrühen; kochen * * * sie|den [ zi:dn̩], sott/siedete, gesotten/gesiedet: 1. a) <itr.; hat (landsch., Fachspr.) ↑ kochen (2 b): Wasser siedet bei 100º; die Milch fängt an zu sieden; siedend (kochend) heißes Öl. b) <tr.; hat zum Kochen… …   Universal-Lexikon

  • Sieden — 1. Auch im Sieden der Eier ist Vernunft. Als Boswell einst den Redner Burke fragte, wie er wol den Menschen definiren würde, erwiderte dieser: »Der Mensch ist ein kochendes Thier.« »Die Definition ist gut«, sagte Boswell, »und jetzt verstehe ich… …   Deutsches Sprichwörter-Lexikon


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