Teilchenmodell und Aggregatzustände - FWU
Teilchenmodell und Aggregatzustände - FWU
Teilchenmodell und Aggregatzustände - FWU
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<strong>Teilchenmodell</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Aggregatzustände</strong><br />
Didaktische <strong>FWU</strong>-DVD
Zur Bedienung<br />
Die didaktische DVD startet automatisch.<br />
Der Vorspann kann mit der Enter- oder<br />
der Skip-Taste an der Fernbedienung<br />
oder durch einen Mausklick am PC übersprungen<br />
werden.<br />
Mit den Pfeiltasten auf der Fernbedienung<br />
können Sie die Menüpunkte (z. B.<br />
Filme, Sequenzen, Grafiken, Animationen)<br />
ansteuern <strong>und</strong> mit Enter starten. Auch<br />
die Buttons am unteren Bildschirmrand<br />
steuern Sie mit den Pfeiltasten an <strong>und</strong><br />
rufen diese mit Enter auf:<br />
• Der Button „Hauptmenü“ führt zurück<br />
zum Hauptmenü.<br />
• Der Button „zurück“ führt zum jeweils<br />
übergeordneten Menü.<br />
• Die meisten Bildschirmtafeln bieten<br />
den Button „Info ein“ bzw. „Info<br />
aus“, über den Sie Zusatzinformationen<br />
ein-/ausblenden können.<br />
• Stehen innerhalb eines Menüpunktes<br />
mehrere Grafiken zur Verfügung,<br />
können Sie mit den Buttons „>“ <strong>und</strong><br />
„
Zum Inhalt<br />
Fest, flüssig, gasförmig –<br />
Alles besteht aus Teilchen<br />
(Film 14 min)<br />
Nach dem Dalton-<strong>Teilchenmodell</strong> bestehen<br />
alle Stoffe aus nicht sichtbaren kugelförmigen<br />
Teilchen, zwischen denen<br />
Anziehungskräfte herrschen. Im Film<br />
wird am Beispiel des Wassers im<br />
Schwimmbad deutlich gemacht, dass<br />
Stoffe in drei verschiedenen <strong>Aggregatzustände</strong>n<br />
vorliegen können: fest, flüssig<br />
<strong>und</strong> gasförmig. Die verschiedenen<br />
<strong>Aggregatzustände</strong> sind abhängig von<br />
der Temperatur des Stoffes. Verringert<br />
man die Temperatur, entzieht man den<br />
Teilchen Energie, so dass sie langsamer<br />
werden <strong>und</strong> schließlich ihre Plätze nicht<br />
mehr verlassen können. Führt man den<br />
Teilchen durch Wärme Energie zu,<br />
beschleunigt sich ihre Bewegung: die<br />
Stoffe werden flüssig <strong>und</strong> schließlich<br />
gasförmig.<br />
3
Menü „Fest, flüssig, gasförmig –<br />
Alles besteht aus Teilchen“<br />
(Sequenzen)<br />
<strong>Teilchenmodell</strong> (Filmsequenz 2:30 min)<br />
Alle Stoffe lassen sich durch das Dalton-<br />
<strong>Teilchenmodell</strong> beschreiben. Sie bestehen<br />
aus nicht sichtbaren kugelförmigen<br />
Teilchen. Die Teilchen sind immer in Bewegung.<br />
Je höher die Temperatur, desto<br />
schneller bewegen sie sich. Die Eigenschaften<br />
der Teilchen bestimmen also<br />
die Eigenschaften des Stoffes.<br />
<strong>Aggregatzustände</strong><br />
(Filmsequenz 3:10 min)<br />
Am Beispiel Wasser im Schwimmbad<br />
wird verdeutlicht, dass Stoffe in drei<br />
<strong>Aggregatzustände</strong>n vorliegen können:<br />
fest, flüssig <strong>und</strong> gasförmig. Dies lässt<br />
4<br />
sich anhand des <strong>Teilchenmodell</strong>s erklären.<br />
Bei festen Stoffen liegen die Teilchen<br />
wegen der starken Wirkung ihrer Anziehungskräfte<br />
in fester Ordnung sehr nah<br />
beieinander. Bei Flüssigkeiten wirken die<br />
Anziehungskräfte schwächer. Die Teilchen<br />
können ihren Platz verlassen. Im Gas wirken<br />
keine Anziehungskräfte zwischen den<br />
Teilchen, sie bewegen sich frei.
Übergänge zwischen <strong>Aggregatzustände</strong>n<br />
(Filmsequenz 7:50 min)<br />
Am Beispiel von Wasser im Schwimmbad<br />
verdeutlicht die Sequenz die unterschiedlichen<br />
Übergänge der <strong>Aggregatzustände</strong>:<br />
Erstarren, Schmelzen, Verdampfen,<br />
Kondensieren, Sublimation<br />
<strong>und</strong> Resublimation. Es wird gezeigt, dass<br />
die verschiedenen <strong>Aggregatzustände</strong><br />
eines Stoffes abhängig von seiner Temperatur<br />
sind. Bei niedriger Temperatur<br />
wird den Teilchen Wärmeenergie ent-<br />
zogen. Dadurch werden sie langsamer.<br />
Wirken die Anziehungskräfte zwischen<br />
den Teilchen so stark, dass diese ihre<br />
Plätze nicht mehr verlassen können,<br />
ist der Stoff erstarrt. Wird den Teilchen<br />
Wärmeenergie zugeführt, so beschleunigt<br />
sich ihre Bewegung. Die Anziehungskräfte<br />
zwischen den Stoffen wirken immer<br />
schwächer. Der Stoff wird flüssig<br />
<strong>und</strong> schließlich gasförmig. Die lebensnahen<br />
Realbilder werden ergänzt durch<br />
anschauliche Animationen.<br />
5
Menü „<strong>Teilchenmodell</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Aggregatzustände</strong>“<br />
(Grafik / Animationen)<br />
<strong>Teilchenmodell</strong> <strong>und</strong> <strong>Aggregatzustände</strong><br />
(Grafik)<br />
Die Darstellung von Stoffen als Teilchen<br />
erlaubt eine vereinfachte Erklärung der<br />
<strong>Aggregatzustände</strong> <strong>und</strong> der Übergänge<br />
zwischen ihnen. Die Beschriftung der<br />
Grafik kann beliebig ein- oder ausgeblendet<br />
werden, so dass die Benennung<br />
der einzelnen Zustände <strong>und</strong> Übergänge<br />
durch die Schülerinnen <strong>und</strong> Schüler im<br />
Unterricht (ggf. auch am interaktiven<br />
Whiteboard) erfolgen kann.<br />
6<br />
Erstarren / Schmelzen<br />
(Animation 1:50 min)<br />
In einer Flüssigkeit haben die Teilchen<br />
keine feste Ordnung, tauschen ihre Plätze<br />
<strong>und</strong> verschieben sich gegenseitig. Geht<br />
Wärmeenergie aus dem Stoff in die Umgebung<br />
über, wird die Bewegung langsamer.<br />
Die Anziehungskräfte zwischen<br />
den Teilchen wirken so stark, dass die<br />
Teilchen einen festen Platz einnehmen<br />
<strong>und</strong> sich kaum bewegen. Diesen Vorgang<br />
nennt man Erstarren. Ist die Umgebung<br />
wärmer als der Stoff, geht Energie auf den<br />
Stoff über. Die Bewegung der Teilchen<br />
nimmt zu. Die Anziehungskräfte können<br />
die Teilchen nicht mehr auf ihren Plätzen<br />
halten. Der Stoff schmilzt.
Verdampfen / Kondensieren<br />
(Animation 1:40 min)<br />
Beim Verdampfen einer Flüssigkeit geht<br />
Wärmeenergie aus der Umgebung auf<br />
den flüssigen Stoff über. Die Teilchen<br />
nehmen die Energie auf <strong>und</strong> bewegen<br />
sich stärker. Die Wirkung der Anziehungskräfte<br />
lässt nach, so dass sich die<br />
Teilchen im gasförmigen Zustand frei<br />
<strong>und</strong> ziellos im Raum bewegen. Prallen<br />
die Teilchen bei ihrer Bewegung gegen<br />
eine Oberfläche, die kälter ist als sie<br />
selbst, geht Wärmeenergie auf diese<br />
Oberfläche über. Die Teilchen werden<br />
durch den Energieverlust langsamer <strong>und</strong><br />
verbleiben an der Oberfläche wo sie sich<br />
zu Tropfen sammeln. Dieser Vorgang<br />
wird Kondensation genannt.<br />
Sublimieren / Resublimieren<br />
(Animation 1:40 min)<br />
Manche Feststoffe gehen direkt vom<br />
festen in den gasförmigen Zustand über.<br />
Führt man dem Feststoff Wärmeenergie<br />
zu, fangen die Teilchen an, sich sehr stark<br />
zu bewegen <strong>und</strong> verlassen ihre Plätze<br />
schlagartig. Die Anziehungskräfte zwischen<br />
den Teilchen gehen dabei völlig<br />
verloren. Diesen Vorgang nennt man<br />
Sublimation. Beim umgekehrten Vorgang,<br />
der Resublimation, fliegen die Teilchen<br />
zunächst ungeordnet hin <strong>und</strong> her <strong>und</strong><br />
prallen gelegentlich an kältere Oberflächen.<br />
Hier geht ihre Energie auf die Oberfläche<br />
über <strong>und</strong> ihre Bewegung nimmt<br />
schlagartig ab. Die Teilchen lagern sich<br />
als Feststoff an der Oberfläche an.<br />
7
Verwendung im Unterricht<br />
Die Inhalte der DVD können im Unterricht<br />
von der Lehrkraft an geeigneten Stellen<br />
präsentiert werden. Den Schülerinnen<br />
<strong>und</strong> Schülern kann im Computerraum<br />
jedoch auch die Möglichkeit gegeben<br />
werden, sich allein oder in Gruppen mit<br />
einzelnen Themenbereichen auseinanderzusetzen.<br />
Das umfangreiche Arbeitsmaterial<br />
im ROM-Teil der DVD kann für eine<br />
eigenständige Erarbeitung der Inhalte<br />
genutzt werden.<br />
Folgende Themenschwerpunkte werden<br />
behandelt:<br />
• Eigenschaften von Wasser<br />
• Dalton-<strong>Teilchenmodell</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Aggregatzustände</strong><br />
• Charakteristische Anordnungen<br />
von Teilchen in verschiedenen<br />
<strong>Aggregatzustände</strong>n<br />
• Übergänge der <strong>Aggregatzustände</strong><br />
• Schmelz- <strong>und</strong> Siedetemperatur als<br />
Kenneigenschaften von Stoffen<br />
• Schmelz-Siedekurve von Wasser<br />
• Temperaturverlauf beim Erwärmen<br />
von Wasser<br />
Die didaktische DVD bietet eine Vielzahl<br />
an unterschiedlichen Medien, die in verschiedenen<br />
Unterrichtseinheiten eingesetzt<br />
werden können. Es ist hilfreich, sich<br />
zunächst die Programmstruktur zur<br />
8<br />
Hand zu nehmen, die einen guten Überblick<br />
über die auf der DVD vorhandenen<br />
Medien gibt. Mit dem im ROM-Teil enthaltenen<br />
Arbeitsmaterial kann der Film<br />
sehr viel intensiver ausgewertet werden,<br />
als dies beim Betrachten des bewegten<br />
Bildes möglich ist.<br />
Methodische Hinweise<br />
Im ROM-Teil der DVD stehen die Arbeitsblätter<br />
<strong>und</strong> der Filmkommentar auch als<br />
Word-Dokumente zur Verfügung. Sie<br />
können so der jeweiligen Unterrichts-<br />
intention oder entsprechend der eigenen<br />
Vorstellungen <strong>und</strong> Erfordernisse angepasst<br />
werden.<br />
Die Arbeitsblätter liegen sowohl als PDF-<br />
als auch als Word-Dateien vor:<br />
• Die PDF-Dateien können ausgedruckt<br />
werden.<br />
• Die PDF-Dateien zum Ausfüllen<br />
können direkt am Computer ausgefüllt,<br />
abgespeichert <strong>und</strong> ausgedruckt<br />
werden.<br />
• Die Word-Dateien (im Ordner „Arbeitsmaterial/Word_Dateien“)können<br />
bearbeitet <strong>und</strong> so an die Unterrichtssituation<br />
angepasst werden.<br />
Das Materialangebot des ROM-Teils eröffnet<br />
Chancen für einen stärker schülerzentrierten,<br />
kreativen <strong>und</strong> ergebnis-<br />
orientierten Chemie-Unterricht.
Arbeitsmaterial<br />
Auf der DVD stehen Ihnen Hinweise zur<br />
Verwendung im Unterricht, eine anschauliche<br />
Interaktion, Arbeitsblätter<br />
(mit Lösungen) <strong>und</strong> ein umfangreiches<br />
Angebot an weiteren ergänzenden Materialien<br />
zur Verfügung (siehe Tabelle).<br />
Um die Arbeitsmaterialien zu sichten<br />
<strong>und</strong> auszudrucken, legen Sie die DVD in<br />
das DVD-Laufwerk Ihres Computers ein<br />
<strong>und</strong> öffnen Sie im Windows-Explorer den<br />
Ordner „Arbeitsmaterial“. Die Datei „Inhaltsverzeichnis“<br />
öffnet die Startseite.<br />
Übersicht der Arbeitsmaterialien im DVD-ROM-Teil:<br />
Ordner Materialien<br />
Über diese können Sie bequem alle<br />
Arbeitsmaterialien aufrufen. Die Materialien<br />
stehen in der Regel als PDF-<br />
Dokumente zur Verfügung. Am unteren<br />
Rand der aufgerufenen Seiten finden Sie<br />
Buttons („Inhaltsverzeichnis“ <strong>und</strong><br />
„Startseite“), die Ihnen das Navigieren<br />
erleichtern. Die Buttons erscheinen nicht<br />
im Ausdruck. Um die PDF-Dateien lesen<br />
zu können, benötigen Sie den Adobe<br />
Reader im Ordner „Adobe“.<br />
Verwendung im Unterricht Hinweise zum Einsatz der DVD im Unterricht<br />
Arbeitsblätter 3 Arbeitsblätter<br />
(z. T. mit Lösungen; als PDFs zum Ausfüllen)<br />
• fest – flüssig – gasförmig<br />
• <strong>Aggregatzustände</strong><br />
• Versuch: Temperaturverlauf beim Erwärmen von Wasser<br />
Grafiken 1 Grafik (in 3 Ausführungen):<br />
<strong>Aggregatzustände</strong> <strong>und</strong> ihre Übergänge<br />
Filmkommentar Kommentartext zum Unterrichtsfilm<br />
Begleitheft Begleitheft zur DVD<br />
Programmstruktur Übersicht über den Aufbau der DVD<br />
Weitere Medien Informationen über ergänzende <strong>FWU</strong>-Medien<br />
Links kommentierte Linksammlung zum Thema<br />
9
Programmstruktur<br />
Programmstruktur<br />
10<br />
Hauptmenü<br />
<strong>Teilchenmodell</strong> <strong>und</strong> <strong>Aggregatzustände</strong><br />
Fest, flüssig, gasförmig –<br />
Alles besteht aus Teilchen Film 14 min<br />
Fest, flüssig, gasförmig –<br />
Alles besteht aus Teilchen Sequenzen<br />
<strong>Teilchenmodell</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Aggregatzustände</strong> Grafik/Animationen<br />
Arbeitsmaterial<br />
Arbeitsmaterial<br />
(im ROM-Teil der DVD)<br />
Legen Sie die DVD in das DVD-<br />
Laufwerk Ihres Computers <strong>und</strong><br />
öffnen Sie im Windows-Explorer<br />
den Ordner Arbeitsmaterial.<br />
Die Datei Inhaltsverzeichnis<br />
öffnet die Startseite.<br />
Verwendung im Unterricht<br />
3 Arbeitsblätter<br />
1 Grafik (in 3 Ausführungen)<br />
Filmkommentar<br />
Begleitheft<br />
Programmstruktur<br />
Weitere Medien<br />
Links<br />
Untermenüs<br />
Sequenzen<br />
Fest, flüssig, gasförmig<br />
Alles besteht aus Teilchen<br />
<strong>Teilchenmodell</strong> 2:30 min<br />
<strong>Aggregatzustände</strong> 3:10 min<br />
Übergänge zwischen<br />
<strong>Aggregatzustände</strong>n 7:50 min<br />
<strong>Teilchenmodell</strong> <strong>und</strong> <strong>Aggregatzustände</strong><br />
<strong>Teilchenmodell</strong> <strong>und</strong> <strong>Aggregatzustände</strong> Grafik<br />
Übergänge zwischen <strong>Aggregatzustände</strong>n<br />
Erstarren / Schmelzen 1:50 min<br />
Verdampfen / Kondensieren 1:40 min<br />
Sublimieren / Resublimieren 1:40 min
Produktionsangaben<br />
<strong>Teilchenmodell</strong> <strong>und</strong> <strong>Aggregatzustände</strong><br />
(DVD)<br />
Produktion<br />
<strong>FWU</strong> Institut für Film <strong>und</strong> Bild, 2011<br />
DVD-Konzept<br />
Dr. Maike Schuchmann<br />
DVD-Authoring <strong>und</strong> Design<br />
mastering studio münchen GmbH<br />
im Auftrag des <strong>FWU</strong> Institut für Film, 2011<br />
Arbeitsmaterial<br />
Petra Reinold,<br />
Svenja Weiß<br />
Animationen<br />
Heike Gewehr<br />
e-synergy<br />
Begleitheft<br />
Christina Loock,<br />
Svenja Weiß<br />
Fachberatung<br />
Ulrich Hammon<br />
Pädagogische Referenten im <strong>FWU</strong><br />
Anne Berkmüller,<br />
Daniel Schaub<br />
Produktionsangaben zum Film<br />
„Fest, flüssig, gasförmig – Alles besteht<br />
aus Teilchen“<br />
Produktion<br />
Matthias Seitz<br />
im Auftrag des<br />
<strong>FWU</strong> Institut für Film <strong>und</strong> Bild, 2011<br />
Buch & Regie<br />
Markus Seitz<br />
Kamera<br />
Uwe Tautenhahn<br />
Frank Erftemeier<br />
Animationen<br />
Heike Gewehr<br />
e-synergy<br />
Schnitt<br />
Frank Erftemeier<br />
Sprecherin<br />
Cordula Senfft<br />
Redaktion<br />
Anne Berkmüller<br />
Besonderer Dank an<br />
Universität Kassel<br />
Fachgebiet Chemiedidaktik<br />
Prof. Dr. David-S. di Fuccia<br />
Kurhessentherme Kassel<br />
Nur Bildstellen/Medienzentren:<br />
öV zulässig<br />
© 2011<br />
<strong>FWU</strong> Institut für Film <strong>und</strong> Bild<br />
in Wissenschaft <strong>und</strong> Unterricht<br />
gemeinnützige GmbH<br />
Geiselgasteig<br />
Bavariafilmplatz 3<br />
D-82031 Grünwald<br />
Telefon (089) 6497-1<br />
Telefax (089) 6497-240<br />
E-Mail info@fwu.de<br />
vertrieb@fwu.de<br />
Internet www.fwu.de<br />
11
Didaktische <strong>FWU</strong>-DVD<br />
46 02772<br />
<strong>Teilchenmodell</strong> <strong>und</strong> <strong>Aggregatzustände</strong><br />
Zur Erklärung des Aufbaus von Materie kann man das <strong>Teilchenmodell</strong> nutzen. Einfache<br />
Phänomene wie zum Beispiel die <strong>Aggregatzustände</strong> werden damit verständlich. Die<br />
didaktische DVD vermittelt anhand lebensnaher Beispiele <strong>und</strong> anschaulicher Animationen,<br />
wie man sich die Struktur fester, flüssiger <strong>und</strong> gasförmiger Stoffe vereinfacht<br />
vorstellen kann <strong>und</strong> wie durch Zufuhr oder Entzug thermischer Energie Übergänge<br />
zwischen den <strong>Aggregatzustände</strong>n stattfinden. Im ROM-Teil der DVD stehen Arbeitsblätter,<br />
didaktische Hinweise <strong>und</strong> weitere ergänzende Unterrichtsmaterialien zur<br />
Verfügung.<br />
Erscheinungsjahr: 2011<br />
Laufzeit: 14 min<br />
Sequenzen: 3<br />
Animationen: 3<br />
Grafik: 1<br />
Sprache: Deutsch<br />
Schlagwörter:<br />
Aggregatzustand, Eis, Erstarren, Feststoff, Flüssigkeit, Gas, Jod, John<br />
Dalton, Kondensation, Reinstoff, Resublimation, Schmelzen, Schmelz-Siede-<br />
Kurve, Siedetemperatur, Stickstoff, Sublimation, Temperatur, Verdampfen,<br />
Wärmeenergie, Wasser, Wasserdampf, Wechselwirkung<br />
Systematik:<br />
Chemie � Physikalische Chemie � Bindung, Struktur,<br />
Eigenschaften<br />
� Angewandte Chemie � Chemie in Alltag <strong>und</strong><br />
Umwelt<br />
Physik � Wärmelehre � Temperatur, Wärmemengen,<br />
<strong>Aggregatzustände</strong>, Lösungen<br />
Lehrprogramm<br />
gemäß<br />
§ 14 JuSchG<br />
GEMA-FREI<br />
www.fwu-shop.de<br />
Bestell-Hotline: +49 (0)89-6497-444<br />
vertrieb@fwu.de<br />
DVD-ROM-Teil: Unterrichtsmaterialien<br />
Arbeitsblätter: 3 (z. T. mit Lösung, z. T. als PDF<br />
zum Ausfüllen)<br />
Adressaten: Allgemeinbildende Schule<br />
(Klasse 5 - 7)<br />
Systemvoraussetzungen<br />
bei Nutzung am PC:<br />
DVD-Laufwerk <strong>und</strong> DVD-<br />
Player-Software, empfohlen<br />
für Windows ME/2000/XP/<br />
Vista/Windows 7<br />
<strong>FWU</strong> Institut für Film <strong>und</strong> Bild<br />
in Wissenschaft <strong>und</strong> Unterricht<br />
gemeinnützige GmbH<br />
Geiselgasteig<br />
Bavariafilmplatz 3<br />
82031 Grünwald<br />
Telefon +49 (0)89-6497-1<br />
Telefax +49 (0)89-6497-240<br />
info@fwu.de<br />
www.fwu.de<br />
4602771010<br />
4602772010
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