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Diffusion

Ein Beispiel dafür ist ein Tropfen Tinte der sich in einem Glas Wasser langsam, auch ohne Umrühren, mit dem Wasser mischt. Dies geschieht mit höherer Temperatur schneller, denn die Tintemoleküle wie auch die Wassermoleküle bewegen sich dann schneller und es kommt schneller zu einer Durchmischung.

Definitioner

Temperatur

In Systemen mit vielen Teilchen, seien es Festkörper, Flüssigkeiten oder Gase, befinden sich die Bestandteile immer in ungeordneter Bewegung gegeneinander - sei es, dass die Atome eines Kristalls ein wenig schwingen oder die Gasmoleküle wild durcheinanderlaufen und miteinander zusammenstoßen. Die mittlere Energie, die auf jede Bewegungsmöglichkeit entfällt, ist dabei dieselbe, und diese mittlere Energie wird als Temperatur bezeichnet. Je höher die mittlere Energie, desto höher die Temperatur - ein heißer Festkörper ist beispielsweise einer, in dem die Atome wesentlich heftiger schwingen als in einem kalten. Auch bestimmten Gemischen elektromagnetischer Strahlung lässt sich eine Temperatur zuweisen (Strahlungstemperatur), der Wärmestrahlung nämlich, deren Eigenschaften nur durch einen einzigen Parameter bestimmt werden, eben die Temperatur. In der Physik (und im internationalen Einheitensystem SI) wird die Temperatur in Kelvin gemessen, im Alltag in Celsius oder, etwa in den USA, in Fahrenheit .

Flüssigkeit

Zustandsform (Aggregatzustand) der Materie, in dem die Atome und Moleküle aus denen die Materie besteht, zwar aneinander gebunden sind (im Gegensatz zum Gas), aber so locker, dass die Materie keinerlei Formstabilität besitzt: Füllt man eine Flüssigkeit in ein Gefäß, so gleicht sie ihre Form der Gefäßform an (im Gegensatz zum Festkörper).

Vergleiche auch die anderen Aggregatzustände: Festkörper, Gas, Plasma.

Zeit

Dass in unserer Welt nicht alles auf ein Mal passiert, sondern dass gewisse Ereignisse in bestimmter Reihenfolge nacheinander stattfinden, ist eine Alltagserfahrung. Die Zeitkoordinate (kurz: Zeit), so, wie sie die Physiker definieren, ist eine Vorschrift, jedem Ereignis einen Zahlenwert zuzuordnen, der diese Reihenfolge wiedergibt. Der erste Schritt ist die Konstruktion einer Uhr: Dazu wird ein bestimmter einfacher Vorgang gewählt, der sich regelmäßig wiederholt. (Was dabei "regelmäßig" heißt, ist wieder eine Sache der Konvention, doch scheint die Natur so eingerichtet sein, dass alle einfachen Vorgänge, vom Hin- und Herschwingen eines Pendels bis zu den Schwingungsvorgängen von Atomen oder von elektronischen Schwingkreisen auf denselben Begriff der Regelmäßigkeit führen.) Dann wird ein Zählwerk konstruiert, das den Zählerstand der Zeitkoordinate bei jeder Wiederholung des gewählten einfachen Vorgangs erhöht. Damit lässt sich zumindest Ereignissen, die nahe der Uhr stattfinden, eine Zeit zuordnen, nämlich den Zählerstand der Uhr. Findet Ereignis B nach Ereignis A statt, so entspricht Ereignis B auch ein höherer Zählerstand. Um Ereignissen eine Zeit zuzuordnen, die nicht direkt am Ort der Uhr stattfinden, ist zudem eine Definition der Gleichzeitigkeit vonnöten - dass ein fernes Ereignis A zum Zeitpunkt 12:00 Uhr stattfindet heißt schließlich gerade, dass das Ereignis A und die 12:00 Uhr-Anzeige der Uhr gleichzeitig stattfinden. Dass es notwendig ist, hier eine Definition zu treffen ist ein zentraler Baustein der Speziellen Relativitätstheorie und samt Einsteinscher Gleichzeitigkeitsdefinition Inhalt eines eigenen Vertiefungsthemas Die Unselbstverständlichkeit des Jetzt. Sind all diese Vorbereitungen getroffen können die Physiker im Prinzip jedem Ereignis einen Zeitkoordinatenwert ("eine Zeit") zuordnen und genauer beschreiben, wie schnell oder langsam beobachtbare Prozesse oder Entwicklungen relativ zu der gewählten Zeitkoordinate stattfinden. Zur Umsetzung solcher Verfahren zur Zeit(koordinaten)bestimmung siehe das Vertiefungsthema Zeitbestimmung mit Radiosignalen - von der Funkuhr zur Satellitennavigation.

Gas

Im engeren Sinne: Zustandsform (Aggregatzustand) der Materie, bei der die Atome oder Moleküle wild durcheinanderfliegen, ohne aneinander gebunden zu sein. Die Bewegung der Gasmoleküle führt zu einem inneren Druck, ihre mittlere Bewegungsenergie ist das Maß für die Temperatur des Gases. Vergleiche auch die anderen Aggregatzustände: Flüssigkeit, Festkörper, Plasma. Im weiteren Sinne wird Gas auch für andere Gemische ungeordnet durcheinanderfliegender Teilchen gebraucht, etwa beim Elektronengas, dessen Druck einen Weißen Zwerg vor dem Kollaps bewahrt.

Diffusion

Gase oder Flüssigkeiten bestehen aus Molekülen, die sich ungeordnet durcheinanderbewegen. Sind Gas oder Flüssigkeit nicht auf einen Raumbereich eingeschränkt (etwa durch die Wände eines Behälters), dann führen diese Bewegungen dazu, dass die Moleküle mit der Zeit immer weiter auseinanderlaufen. Dieses Auseinanderlaufen heißt Diffusion. Ein Beispiel dafür ist ein Tropfen Tinte der sich in einem Glas Wasser langsam, auch ohne Umrühren, mit dem Wasser mischt. Dies geschieht mit höherer Temperatur schneller, denn die Tintemoleküle wie auch die Wassermoleküle bewegen sich dann schneller und es kommt schneller zu einer Durchmischung.

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