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Aggregatzustände

Unterrichtspläne von Oliver Smith

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Staaten der Materie Unterrichtspläne


Materie kann als alles beschrieben werden, was Raum in unserem Universum einnimmt. Wir bestehen aus Materie und sind immer von Materie umgeben. Alle Materie besteht aus winzigen Teilchen, den Atomen, die im Periodensystem angeordnet sind. Wenn Sie den Schülern die verschiedenen Arten von Partikeln vorstellen und erklären, wie sie angeordnet sind, können sie besser verstehen, warum die Dinge anders aussehen (Wasser vs. Feststoffe) und welche unterschiedlichen Arten von Materie sie bewirken können. Durch unterhaltsame visuelle Aktivitäten erlernen die Schüler die Grundlagen, um das Universum um uns herum beschreiben zu können.

Aktivitäten für Aggregatzustände Include:



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Hintergrundinformationen zu Zuständen der Materie

Materie kommt in drei Zuständen vor: fest , flüssig oder gasförmig . Die Aktivitäten in diesem Unterrichtsplan verwenden das einfache Kugelmodell von Partikeln, um kompliziertere Moleküle zu erklären und den Schülern eine solide Grundlage für das Verständnis zu bieten. Ein Wasserteilchen besteht eigentlich aus drei Atomen, aber die Behandlung als ein Teilchen erleichtert das Verständnis bei der Beschreibung der Anordnung der Moleküle. Es ist wichtig, dass die Schüler in der Lage sind, eine reine Substanz als eine Substanz zu definieren, die aus einem Typ von Atom oder Molekül besteht.

Das Hinzufügen von Wärmeenergie zu einem Partikelsystem erhöht die durchschnittliche kinetische Energie. Eine Abnahme der kinetischen Energie kann die Temperatur eines Systems verringern oder den Zustand eines Systems von einem Gas zu einer Flüssigkeit oder einer Flüssigkeit zu einem Feststoff ändern.

In einem Festkörper sind die Partikel in einem regelmäßigen Muster angeordnet und liegen sehr nahe beieinander. Sie können sich nicht umeinander bewegen, sondern können um einen festen Punkt schwingen. Von den drei Zuständen haben Teilchen in Festkörpern die niedrigste kinetische Energie. Wenn die Partikel mehr Wärmeenergie erhalten (oft durch Erhitzen), vibrieren sie stärker. Es wird ein Punkt, an dem die Teilchen genügend Energie haben, um sich umeinander zu bewegen. Die Menge an kinetischer Energie, die benötigt wird, um einen Feststoff in eine Flüssigkeit umzuwandeln, hängt von der Zusammensetzung des Feststoffs und seinem "Schmelzpunkt" ab. Wir bezeichnen diesen Zustand als flüssig.

In einer Flüssigkeit sind die Partikel immer noch sehr nahe beieinander, haben aber eine zufällige Anordnung. Sie vibrieren immer noch, können sich aber aneinander vorbeibewegen, sodass Flüssigkeiten fließen können. Die Fähigkeit der Partikel, sich zu bewegen, ist auch der Grund, warum Flüssigkeiten die Form des Behälters ausfüllen, in dem sie sich befinden. Wenn wir diese Partikel noch stärker erhitzen, lösen sich die Bindungen zwischen den Partikeln und sie werden zu einem Gas.

Die Partikelanordnung für Gase ist zufällig und die Partikel sind verteilt. Sie fliegen herum und kollidieren miteinander und mit den Seiten ihrer Container. Zwischen den Partikeln ist viel Platz, sodass Gase komprimiert werden können. Je stärker sie komprimiert werden, desto stärker kollidieren sie mit ihrem Container und untereinander. Die Kollision von Partikeln und anderem Material übt eine Kraft aus, die als Druck bekannt ist .

Der Druck wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, wie z. B. die Temperatur des Systems, die Anzahl der Partikel und das Volumen des Behälters. Der Druck des Systems kann den Zustand der Materie beeinflussen. Bei hohem Druck wird mehr Wärmeenergie benötigt, damit die Partikel von einer flüssigen Phase in eine Gasphase übergehen können. Bei geringem Druck ist das Gegenteil der Fall; Partikel benötigen weniger Wärmeenergie, um von einer flüssigen Phase in eine Gasphase überzugehen.

Das am häufigsten verwendete Beispiel, um Schüler über die Zustände der Materie zu unterrichten, ist H 2 O oder Wasser. Dies ist eine der wenigen Substanzen, die in allen drei Staaten auf der Erde vorkommen. Wasser hat einen Schmelzpunkt bei 0 ° C (273,2 K) und einen Siedepunkt von 100 ° C (373,2 K). Wasser wird am häufigsten verwendet, da die Schüler Erfahrung mit allen drei Staaten haben. Eis, Wasser und Dampf bestehen alle aus der gleichen Art von Partikeln, aber jede der Substanzen sieht aus und fühlt sich sehr unterschiedlich an. Wasser ist jedoch ziemlich seltsam; Eis ist weniger dicht als Wasser und der Feststoff schwimmt auf der Flüssigkeit, eine Eigenschaft, die für andere Substanzen nicht typisch ist. Diese Besonderheit hat es Lebewesen ermöglicht, in dem vom Eis isolierten Wasser zu überleben, und das Leben hat sich so entwickelt, wie es ist.

Wie die Partikel eines Stoffes angeordnet sind, bestimmt die unterschiedlichen Eigenschaften eines Materials. Beispielsweise bestehen Diamant und Graphit aus den gleichen Partikeltypen, weisen jedoch völlig unterschiedliche Eigenschaften auf. Diamanten sind harte transparente Kristalle, während Graphit dunkel und glänzend ist und Elektrizität leiten kann. Die Art und Weise, wie ihre Partikel angeordnet sind, ändert ihre Eigenschaften.


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