Didaktische FWU-DVD. Teilchenmodell und Aggregatzustände

Transkript

1 Didaktische FWU-DVD Teilchenmodell und Aggregatzustände

2 Zur Bedienung Die didaktische DVD startet automatisch. Der Vorspann kann mit der Enter- oder der Skip-Taste an der Fernbedienung oder durch einen Mausklick am PC übersprungen werden. Mit den Pfeiltasten auf der Fernbedienung können Sie die Menüpunkte (z. B. Filme, Sequenzen, Grafiken, Animationen) ansteuern und mit Enter starten. Auch die Buttons am unteren Bildschirmrand steuern Sie mit den Pfeiltasten an und rufen diese mit Enter auf: Der Button Hauptmenü führt zurück zum Hauptmenü. Der Button zurück führt zum jeweils übergeordneten Menü. Die meisten Bildschirmtafeln bieten den Button Info ein bzw. Info aus, über den Sie Zusatzinformationen ein-/ausblenden können. Stehen innerhalb eines Menüpunktes mehrere Grafiken zur Verfügung, können Sie mit den Buttons > und < zwischen diesen Bildern oder Grafiken vor- und zurückblättern. Aus dem laufenden Film oder einer laufenden Filmsequenz gelangen Sie mit der Taste Menu oder Title der Fernbedienung wieder in das Ausgangsmenü zurück. Bezug zu Lehrplänen und Bildungsstandards Die Schülerinnen und Schüler beschreiben modellhaft den submikroskopischen Bau ausgewählter Stoffe (Aggregatzustände auf Basis des Dalton-Teilchenmodells), verwenden Bindungsmodelle zur Interpretation von Teilchenaggregationen, räumlichen Strukturen und zwischenmolekularen Wechselwirkungen, erklären die Vielfalt der Stoffe auf der Basis unterschiedlicher Kombinationen und Anordnungen von Teilchen, erheben bei Untersuchungen, insbesondere in chemischen Experimenten, relevante Daten oder recherchieren sie, beschreiben, veranschaulichen oder erklären chemische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und/ oder mit Hilfe von Modellen und Darstellungen, protokollieren den Verlauf und die Ergebnisse von Untersuchungen und Diskussionen in angemessener Form (Experiment zur Ermittlung der Siedetemperatur von Wasser). 2

3 Zum Inhalt Fest, flüssig, gasförmig Alles besteht aus Teilchen (Film 14 min) Nach dem Dalton-Teilchenmodell bestehen alle Stoffe aus nicht sichtbaren kugelförmigen Teilchen, zwischen denen Anziehungskräfte herrschen. Im Film wird am Beispiel des Wassers im Schwimmbad deutlich gemacht, dass Stoffe in drei verschiedenen Aggregatzuständen vorliegen können: fest, flüssig und gasförmig. Die verschiedenen Aggregatzustände sind abhängig von der Temperatur des Stoffes. Verringert man die Temperatur, entzieht man den Teilchen Energie, so dass sie langsamer werden und schließlich ihre Plätze nicht mehr verlassen können. Führt man den Teilchen durch Wärme Energie zu, beschleunigt sich ihre Bewegung: die Stoffe werden flüssig und schließlich gasförmig. 3

4 Menü Fest, flüssig, gasförmig Alles besteht aus Teilchen (Sequenzen) Teilchenmodell (Filmsequenz 2:30 min) Alle Stoffe lassen sich durch das Dalton- Teilchenmodell beschreiben. Sie bestehen aus nicht sichtbaren kugelförmigen Teilchen. Die Teilchen sind immer in Bewegung. Je höher die Temperatur, desto schneller bewegen sie sich. Die Eigenschaften der Teilchen bestimmen also die Eigenschaften des Stoffes. Aggregatzustände (Filmsequenz 3:10 min) Am Beispiel Wasser im Schwimmbad wird verdeutlicht, dass Stoffe in drei Aggregatzuständen vorliegen können: fest, flüssig und gasförmig. Dies lässt sich anhand des Teilchenmodells erklären. Bei festen Stoffen liegen die Teilchen wegen der starken Wirkung ihrer Anziehungskräfte in fester Ordnung sehr nah beieinander. Bei Flüssigkeiten wirken die Anziehungskräfte schwächer. Die Teilchen können ihren Platz verlassen. Im Gas wirken keine Anziehungskräfte zwischen den Teilchen, sie bewegen sich frei. 4

5 Übergänge zwischen Aggregatzuständen (Filmsequenz 7:50 min) Am Beispiel von Wasser im Schwimmbad verdeutlicht die Sequenz die unterschiedlichen Übergänge der Aggregatzustände: Erstarren, Schmelzen, Verdampfen, Kondensieren, Sublimation und Resublimation. Es wird gezeigt, dass die verschiedenen Aggregatzustände eines Stoffes abhängig von seiner Temperatur sind. Bei niedriger Temperatur wird den Teilchen Wärmeenergie entzogen. Dadurch werden sie langsamer. Wirken die Anziehungskräfte zwischen den Teilchen so stark, dass diese ihre Plätze nicht mehr verlassen können, ist der Stoff erstarrt. Wird den Teilchen Wärmeenergie zugeführt, so beschleunigt sich ihre Bewegung. Die Anziehungskräfte zwischen den Stoffen wirken immer schwächer. Der Stoff wird flüssig und schließlich gasförmig. Die lebensnahen Realbilder werden ergänzt durch anschauliche Animationen. 5

6 Menü Teilchenmodell und Aggregatzustände (Grafik / Animationen) Teilchenmodell und Aggregatzustände (Grafik) Die Darstellung von Stoffen als Teilchen erlaubt eine vereinfachte Erklärung der Aggregatzustände und der Übergänge zwischen ihnen. Die Beschriftung der Grafik kann beliebig ein- oder ausgeblendet werden, so dass die Benennung der einzelnen Zustände und Übergänge durch die Schülerinnen und Schüler im Unterricht (ggf. auch am interaktiven Whiteboard) erfolgen kann. Erstarren / Schmelzen (Animation 1:50 min) In einer Flüssigkeit haben die Teilchen keine feste Ordnung, tauschen ihre Plätze und verschieben sich gegenseitig. Geht Wärmeenergie aus dem Stoff in die Umgebung über, wird die Bewegung langsamer. Die Anziehungskräfte zwischen den Teilchen wirken so stark, dass die Teilchen einen festen Platz einnehmen und sich kaum bewegen. Diesen Vorgang nennt man Erstarren. Ist die Umgebung wärmer als der Stoff, geht Energie auf den Stoff über. Die Bewegung der Teilchen nimmt zu. Die Anziehungskräfte können die Teilchen nicht mehr auf ihren Plätzen halten. Der Stoff schmilzt. 6

7 Verdampfen / Kondensieren (Animation 1:40 min) Beim Verdampfen einer Flüssigkeit geht Wärmeenergie aus der Umgebung auf den flüssigen Stoff über. Die Teilchen nehmen die Energie auf und bewegen sich stärker. Die Wirkung der Anziehungskräfte lässt nach, so dass sich die Teilchen im gasförmigen Zustand frei und ziellos im Raum bewegen. Prallen die Teilchen bei ihrer Bewegung gegen eine Oberfläche, die kälter ist als sie selbst, geht Wärmeenergie auf diese Oberfläche über. Die Teilchen werden durch den Energieverlust langsamer und verbleiben an der Oberfläche wo sie sich zu Tropfen sammeln. Dieser Vorgang wird Kondensation genannt. Sublimieren / Resublimieren (Animation 1:40 min) Manche Feststoffe gehen direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über. Führt man dem Feststoff Wärmeenergie zu, fangen die Teilchen an, sich sehr stark zu bewegen und verlassen ihre Plätze schlagartig. Die Anziehungskräfte zwischen den Teilchen gehen dabei völlig verloren. Diesen Vorgang nennt man Sublimation. Beim umgekehrten Vorgang, der Resublimation, fliegen die Teilchen zunächst ungeordnet hin und her und prallen gelegentlich an kältere Oberflächen. Hier geht ihre Energie auf die Oberfläche über und ihre Bewegung nimmt schlagartig ab. Die Teilchen lagern sich als Feststoff an der Oberfläche an. 7

8 Verwendung im Unterricht Die Inhalte der DVD können im Unterricht von der Lehrkraft an geeigneten Stellen präsentiert werden. Den Schülerinnen und Schülern kann im Computerraum jedoch auch die Möglichkeit gegeben werden, sich allein oder in Gruppen mit einzelnen Themenbereichen auseinanderzusetzen. Das umfangreiche Arbeitsmaterial im ROM-Teil der DVD kann für eine eigenständige Erarbeitung der Inhalte genutzt werden. Folgende Themenschwerpunkte werden behandelt: Eigenschaften von Wasser Dalton-Teilchenmodell und Aggregatzustände Charakteristische Anordnungen von Teilchen in verschiedenen Aggregatzuständen Übergänge der Aggregatzustände Schmelz- und Siedetemperatur als Kenneigenschaften von Stoffen Schmelz-Siedekurve von Wasser Temperaturverlauf beim Erwärmen von Wasser Die didaktische DVD bietet eine Vielzahl an unterschiedlichen Medien, die in verschiedenen Unterrichtseinheiten eingesetzt werden können. Es ist hilfreich, sich zunächst die Programmstruktur zur Hand zu nehmen, die einen guten Überblick über die auf der DVD vorhandenen Medien gibt. Mit dem im ROM-Teil enthaltenen Arbeitsmaterial kann der Film sehr viel intensiver ausgewertet werden, als dies beim Betrachten des bewegten Bildes möglich ist. Methodische Hinweise Im ROM-Teil der DVD stehen die Arbeitsblätter und der Filmkommentar auch als Word-Dokumente zur Verfügung. Sie können so der jeweiligen Unterrichtsintention oder entsprechend der eigenen Vorstellungen und Erfordernisse angepasst werden. Die Arbeitsblätter liegen sowohl als PDFals auch als Word-Dateien vor: Die PDF-Dateien können ausgedruckt werden. Die PDF-Dateien zum Ausfüllen können direkt am Computer ausgefüllt, abgespeichert und ausgedruckt werden. Die Word-Dateien (im Ordner Arbeitsmaterial/Word_Dateien ) können bearbeitet und so an die Unterrichtssituation angepasst werden. Das Materialangebot des ROM-Teils eröffnet Chancen für einen stärker schülerzentrierten, kreativen und ergebnisorientierten Chemie-Unterricht. 8

9 Arbeitsmaterial Auf der DVD stehen Ihnen Hinweise zur Verwendung im Unterricht, eine anschauliche Interaktion, Arbeitsblätter (mit Lösungen) und ein umfangreiches Angebot an weiteren ergänzenden Materialien zur Verfügung (siehe Tabelle). Um die Arbeitsmaterialien zu sichten und auszudrucken, legen Sie die DVD in das DVD-Laufwerk Ihres Computers ein und öffnen Sie im Windows-Explorer den Ordner Arbeitsmaterial. Die Datei Inhaltsverzeichnis öffnet die Startseite. Über diese können Sie bequem alle Arbeitsmaterialien aufrufen. Die Materialien stehen in der Regel als PDF- Dokumente zur Verfügung. Am unteren Rand der aufgerufenen Seiten finden Sie Buttons ( Inhaltsverzeichnis und Startseite ), die Ihnen das Navigieren erleichtern. Die Buttons erscheinen nicht im Ausdruck. Um die PDF-Dateien lesen zu können, benötigen Sie den Adobe Reader im Ordner Adobe. Übersicht der Arbeitsmaterialien im DVD-ROM-Teil: Ordner Verwendung im Unterricht Arbeitsblätter Grafiken Filmkommentar Begleitheft Programmstruktur Weitere Medien Links Materialien Hinweise zum Einsatz der DVD im Unterricht 3 Arbeitsblätter (z. T. mit Lösungen; als PDFs zum Ausfüllen) fest flüssig gasförmig Aggregatzustände Versuch: Temperaturverlauf beim Erwärmen von Wasser 1 Grafik (in 3 Ausführungen): Aggregatzustände und ihre Übergänge Kommentartext zum Unterrichtsfilm Begleitheft zur DVD Übersicht über den Aufbau der DVD Informationen über ergänzende FWU-Medien kommentierte Linksammlung zum Thema 9

10 Programmstruktur Hauptmenü Untermenüs Teilchenmodell und Aggregatzustände Fest, flüssig, gasförmig Alles besteht aus Teilchen Fest, flüssig, gasförmig Alles besteht aus Teilchen Fest, flüssig, gasförmig Alles besteht aus Teilchen Teilchenmodell und Aggregatzustände Film 14 min Sequenzen Grafik/Animationen Sequenzen Teilchenmodell Aggregatzustände Übergänge zwischen Aggregatzuständen 2:30 min 3:10 min 7:50 min Arbeitsmaterial Teilchenmodell und Aggregatzustände Teilchenmodell und Aggregatzustände Grafik Übergänge zwischen Aggregatzuständen Arbeitsmaterial (im ROM-Teil der DVD) Legen Sie die DVD in das DVD- Laufwerk Ihres Computers und öffnen Sie im Windows-Explorer den Ordner Arbeitsmaterial. Die Datei Inhaltsverzeichnis öffnet die Startseite. Verwendung im Unterricht 3 Arbeitsblätter 1 Grafik (in 3 Ausführungen) Filmkommentar Begleitheft Programmstruktur Weitere Medien Links Erstarren / Schmelzen Verdampfen / Kondensieren Sublimieren / Resublimieren 1:50 min 1:40 min 1:40 min 10

11 Produktionsangaben Teilchenmodell und Aggregatzustände (DVD) Produktion FWU Institut für Film und Bild, 2011 DVD-Konzept Dr. Maike Schuchmann DVD-Authoring und Design mastering studio münchen GmbH im Auftrag des FWU Institut für Film, 2011 Arbeitsmaterial Petra Reinold, Svenja Weiß Animationen Heike Gewehr e-synergy Begleitheft Christina Loock, Svenja Weiß Fachberatung Ulrich Hammon Pädagogische Referenten im FWU Anne Berkmüller, Daniel Schaub Produktionsangaben zum Film Fest, flüssig, gasförmig Alles besteht aus Teilchen Produktion Matthias Seitz im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2011 Buch & Regie Markus Seitz Kamera Uwe Tautenhahn Frank Erftemeier Animationen Heike Gewehr e-synergy Schnitt Frank Erftemeier Sprecherin Cordula Senfft Redaktion Anne Berkmüller Besonderer Dank an Universität Kassel Fachgebiet Chemiedidaktik Prof. Dr. David-S. di Fuccia Kurhessentherme Kassel Nur Bildstellen/Medienzentren: öv zulässig 2011 FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D Grünwald Telefon (089) Telefax (089) info@fwu.de vertrieb@fwu.de Internet 11

12 Didaktische FWU-DVD Teilchenmodell und Aggregatzustände Zur Erklärung des Aufbaus von Materie kann man das Teilchenmodell nutzen. Einfache Phänomene wie zum Beispiel die Aggregatzustände werden damit verständlich. Die didaktische DVD vermittelt anhand lebensnaher Beispiele und anschaulicher Animationen, wie man sich die Struktur fester, flüssiger und gasförmiger Stoffe vereinfacht vorstellen kann und wie durch Zufuhr oder Entzug thermischer Energie Übergänge zwischen den Aggregatzuständen stattfinden. Im ROM-Teil der DVD stehen Arbeitsblätter, didaktische Hinweise und weitere ergänzende Unterrichtsmaterialien zur Verfügung. Erscheinungsjahr: 2011 Laufzeit: 14 min Sequenzen: 3 Animationen: 3 Grafik: 1 Sprache: Deutsch DVD-ROM-Teil: Arbeitsblätter: Adressaten: Unterrichtsmaterialien 3 (z. T. mit Lösung, z. T. als PDF zum Ausfüllen) Allgemeinbildende Schule (Klasse 5-7) Schlagwörter: Aggregatzustand, Eis, Erstarren, Feststoff, Flüssigkeit, Gas, Jod, John Dalton, Kondensation, Reinstoff, Resublimation, Schmelzen, Schmelz-Siede- Kurve, Siedetemperatur, Stickstoff, Sublimation, Temperatur, Verdampfen, Wärmeenergie, Wasser, Wasserdampf, Wechselwirkung Systematik: Chemie Physik Physikalische Chemie Bindung, Struktur, Eigenschaften Angewandte Chemie Chemie in Alltag und Umwelt Wärmelehre Temperatur, Wärmemengen, Aggregatzustände, Lösungen FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz Grünwald Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) info@fwu.de Lehrprogramm gemäß 14 JuSchG GEMA-FREI Systemvoraussetzungen bei Nutzung am PC: DVD-Laufwerk und DVD- Player-Software, empfohlen für Windows ME/2000/XP/ Vista/Windows Bestell-Hotline: +49 (0) vertrieb@fwu.de