sofatutor 30 Tage
kostenlos ausprobieren

Videos & Übungen für alle Fächer & Klassenstufen

Erklären mit Modellen

Bewertung

Ø 3.7 / 14 Bewertungen

Die Autor/-innen
Avatar
Team Wissenswelt

Erklären mit Modellen

lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse

Beschreibung Erklären mit Modellen

In diesem Video werden dir die verschiedenen Aggregatzustände der Stoffe anhand des Kugelteilchen-Modells vorgestellt. Die Anordnung der Atome in Stoffen und Stoffgemischen wird dir anschaulich anhand von Modellexperimenten und Computersimulationen veranschaulicht. Du lernst auch den physikalischen Prozess der Diffusion, welcher durch die Eigenbewegung der Teilchen eines Stoffes zustande kommt.

Transkript Erklären mit Modellen

Peter benötigt einhundert Milliliter verdünnten Alkohol. Er vermischt fünfzig Milliliter Alkohol mit fünfzig Milliliter Wasser, die Mischung hat aber überraschenderweise nicht wie zu erwarten ein Volumen von einhundert Milliliter, es befinden sich nur etwa fünfundneunzig Milliliter im Gefäß. Wie kann sich das Volumen beim Mischen der Flüssigkeiten verringern? Zur Klärung dieser Frage machen wir einen Modellversuch. Nehmen wir fünfzig Milliliter Erbsen als Stellvertreter für den Alkohol und fünfzig Milliliter Senfkörner anstelle des Wassers. Jetzt vermischen wir beide und sehen auch hier, dass das Volumen der Mischung kleiner ist als das erwartete Volumen von einhundert Milliliter, das Modell Erbsen und Senfkörner verhält sich also genau so wie Wasser und Alkohol. Schaut euch die Mischung von Erbsen und Senfkörnern einmal genauer an und findet einer Erklärung für die Volumenverringerung beim Modellversuch. Modelle sind Abbilder unserer Welt, sie geben nur bestimmte Elemente der Wirklichkeit wieder, andere blenden sie für uns aus und stellen so die Welt vereinfacht dar. In der Wissenschaft dienen uns Modelle, um Sachverhalte und Naturerscheinungen besser zu verstehen und erklären zu können. Weder Erbsen noch Senfkörner sind Flüssigkeiten, aber sie veranschaulichen, was während des Mischens passieren könnte. Da die kleineren Senfkörner in die Lücken zwischen den Erbsen passen, können sie diese Zwischenräume teilweise ausfüllen, dadurch verringert sich das Gesamtvolumen der Mischung. Wenn man sich Alkohol und Wasser aus unterschiedlich großen Kugeln aufgebaut denkt, kann man so das geringere Volumen nach dem Mischen erklären. Schon relativ früh haben sich Wissenschaftler Gedanken darüber gemacht, wie die Welt um uns herum aufgebaut sein könnte. Der Grieche Demokrit behauptete vor etwa zweitausendvierhundert Jahren, wahrscheinlich als Erster, dass alle Stoffe aus für unsere Augen unsichtbaren kleinsten Teilchen aufgebaut seien. Er machte folgendes Gedankenexperiment: Wenn man einen Stoff immer weiter zerkleinert, erreicht man irgendwann eine Grenze, bei der diese Stoffteilchen nicht weiter zerteilt werden können. Diese Teilchen nannten die antiken Griechen „atomos“, übersetzt heißt das so viel wie „unteilbar“. Aus dieser noch recht einfachen Vorstellung heraus entwickelten sich mit der Zeit immer neuere Modelle, um den Aufbau der Stoffe zu verstehen. Eines dieser Modelle ist das Kugelteilchenmodell. Dieses geht von folgenden Überlegungen aus: Alle Stoffe bestehen aus kleinsten, kugelförmigen und festen Teilchen, die wir nicht sehen können. Die Teilchen eines Stoffes haben die gleiche Größe und Masse, Teilchen unterschiedlicher Stoffe unterscheiden sich in ihrer Größe und Masse. Die Teilchen sind in ständiger Bewegung. Zwischen den Teilchen wirkt eine Anziehungskraft. Dieses Modell sagt uns nicht, wie die kleinsten Teilchen wirklich aussehen, aber es kann recht gut einige Beobachtungen erklären. Öffnet jemand in einer Ecke eines Raumes ein Parfumfläschchen, dauert es nicht lange und wir können den Duft im ganzen Raum riechen. Das Parfum muss demnach durch den Raum gewandert sein. Ähnlich ist es mit Farbe, die sich von ganz alleine gleichmäßig im Wasser verteilt, auch wenn sich das Wasser selbst nicht bewegt. Das Kugelteilchenmodell geht davon aus, dass sich die kleinsten Teilchen ständig in Bewegung befinden, die Parfumteilchen stoßen deshalb ständig gegeneinander. Zwischen ihnen wirkt zwar eine Anziehungskraft, sind die Stöße aber stark genug, entfernen sie sich voneinander. Die Parfumteilchen stoßen zudem mit den Teilchen der Luftgase zusammen, dadurch können sie sich im Laufe der Zeit gleichmäßig im ganzen Raum verteilen. Diesen Vorgang bezeichnen wir als Diffusion. Mithilfe des Kugelteilchenmodells können die Übergänge zwischen den Aggregatzuständen der Stoffe recht gut veranschaulicht werden. In einem Feststoff sind die Teilchen an einen Ort gebunden und dabei regelmäßig und dicht angeordnet. Sie schwingen auf ihren Plätzen hin und her, bewegen sich also nur wenig. In Flüssigkeiten ist die Bewegung der Teilchen hingegen stärker, die Anordnung ist lockerer und nicht so dicht. Trotzdem bleiben die Teilchen in Kontakt, sie können aber aneinander vorbeigleiten und somit fließen. In Gasen bewegen sich die Teilchen sehr stark und schnell, sie haben keine regelmäßige Anordnung mehr. Viel mehr gibt es große Zwischenräume zwischen den Teilchen. Beim Erhitzen von zehn Milliliter flüssigen Butans bilden sich mehr als zweitausend Milliliter Butangas. Die Temperatur eines Stoffes und die Bewegung seiner kleinsten Teilchen stehen in direktem Zusammenhang: Je größer die Temperatur eines Stoffes ist, desto schneller und stärker ist die Bewegung der Teilchen, und umgekehrt. Die Bewegung der Stoffteilchen bezeichnet man deswegen auch als Wärmebewegung. Löst man in einem Glas Wasser Salzkristalle, scheinen diese zu verschwinden. Der Geschmack des Wassers beweist aber, dass das Salz im Wasser vorhanden ist. Lässt man das Glas stehen und das Wasser verdunsten, bilden sich wieder Salzkristalle. Dieses Phänomen wollen wir mit dem Teilchenmodell anschaulich erklären. Als Beispiel lösen wir ein farbiges Salz in Wasser auf. Wir sehen einen farbigen Salzkristall, weil er sich aus einer unheimlich großen Zahl von Teilchen zusammensetzt. Kommt dieses Gefüge aus Salzteilchen mit Wasser in Kontakt, schieben sich einzelne Wasserteilchen zwischen die Salzteilchen und trennen diese voneinander. Die herausgelösten einzelnen Salzteilchen verteilen sich gleichmäßig im Wasser. Da die einzelnen Teilchen so klein sind, dass wir sie selbst mit einem Mikroskop nicht sehen können, scheint das Salz beim Lösen zu verschwinden. Findet mithilfe des Kugelteilchenmodells eine Erklärung, warum sich Salz oder Zucker im heißen Wasser schneller lösen können!

4 Kommentare

4 Kommentare
  1. schlecht

    Von Volker Thiemann, vor etwa einem Jahr
  2. Supi

    Von Phuong Anh ♥., vor mehr als 4 Jahren
  3. Gut erklärt !

    Von Bw Winker, vor fast 5 Jahren
  4. sehr gut erklärt!(;
    :)!!!

    Von Kerstinbannoehr, vor etwa 5 Jahren

Erklären mit Modellen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Erklären mit Modellen kannst du es wiederholen und üben.
  • Vervollständige die Aussagen über das Kugel-Teilchen-Modell.

    Tipps

    Die Teilchen eines Stoffes sind immer gleich groß.

    Im festen Aggregatzustand sind die Teilchen zwar an einen Ort gebunden, aber schwingen dennoch durchgängig.

    Schon vor 2400 Jahren stellte der Grieche Demokrit die Annahme auf, dass alle Stoffe aus für unsere Augen nicht sichtbaren, kleinsten Teilchen bestehen.

    Lösung

    Modelle dienen in der Wissenschaft, um Sachverhalte und Naturerscheinungen besser zu verstehen und zu erklären. Schon vor 2400 Jahren stellte der Grieche Demokrit die Annahme auf, dass alle Stoffe aus für unsere Augen nicht sichtbaren, kleinsten Teilchen bestehen. Wenn man einen Stoff immer weiter zerkleinert, erreicht man irgendwann eine Grenze, bei der die Stoffteilchen nicht weiter zerteilt werden können. Diese Teilchen nannten die Griechen átomos, was unteilbar bedeutet. Später entwickelte man daraus nach und nach das Kugel-Teilchen-Modell und da gelten folgende Annahmen:

    • Alle Stoffe bestehen aus kleinsten, kugelförmigen, festen Teilchen, die für unser Auge nicht sichtbar sind.
    • Die Teilchen eines Stoffes sind gleich groß, die von unterschiedlichen Stoffen unterscheiden sich in Größe und Masse.
    • Die Teilchen sind in ständiger Bewegung und zwischen ihnen herrscht eine Anziehungskraft.
  • Beschreibe die Volumenänderung beim Mischen von Alkohol und Wasser anhand eines Modells.

    Tipps

    Modelle sind Abbilder unserer Welt. Sie geben aber nur bestimmte Elemente der Wirklichkeit wieder, andere blenden sie aus und stellen die Wirklichkeit damit vereinfacht da.

    Für den Versuch brauchen wir dasselbe Volumen an Erbsen, welches wir zuvor an Alkohol genutzt haben.

    Erbsen und Senfkörner sind feste Kugeln.

    Lösung

    Um das Phänomen des geringeren Volumens zu erklären, machen wir einen Modellversuch. Modelle sind Abbilder unserer Welt. Sie geben aber nur bestimmte Elemente der Wirklichkeit wieder, andere blenden sie aus und stellen die Wirklichkeit damit vereinfacht da. Daher ist es auch gar nicht schlimm, dass Erbsen und Senfkörner nicht flüssig sind.

    Wir vermischen also 50 ml Erbsen als Stellvertreter für den Alkohol und 50 ml Senfkörner als Stellvertreter für das Wasser und stellen auch hier fest, dass das Gesamtvolumen kleiner als 100 ml ist. Das Modell verhält sich also genauso wie die Wirklichkeit und veranschaulicht die folgende Erklärung:

    Die Senfkörner passen in die Lücken und füllen Zwischenräume aus. Das kannst du im Bild sehr gut erkennen. Wenn man sich nun Alkohol und Wasser als unterschiedlich große Kugeln vorstellt, kann man so das geringere Volumen erklären.

  • Gib wieder, welche der Phänomene du mit dem Kugel-Teilchen-Modell erklären kannst.

    Tipps

    Je höher die Temperatur eines Stoffes, desto stärker und schneller ist die Bewegung der Teilchen.

    Im Kugel-Teilchen-Modell gilt: Alle Stoffe bestehen aus kleinsten, kugelförmigen, festen Teilchen, die für unser Auge nicht sichtbar sind.

    Drei der Antworten sind korrekt.

    Lösung

    Modelle helfen der Wissenschaft, Sachverhalte und Naturerscheinungen besser zu verstehen und zu erklären. Beim Kugel-Teilchen-Modell gelten folgende Annahmen:

    • Alle Stoffe bestehen aus kleinsten, kugelförmigen, festen Teilchen, die für unser Auge nicht sichtbar sind.
    • Die Teilchen eines Stoffes sind gleich groß, die von unterschiedlichen Stoffen unterscheiden sich in Größe und Masse.
    • Teilchen sind in ständiger Bewegung und zwischen ihnen herrscht eine Anziehungskraft.
    Daher lassen sich die folgenden Situationen gut erklären:

    1.$~$ Verteilung des Parfumdufts im ganzen Zimmer: Die kleinsten Teilchen des Parfums sind in ständiger Bewegung und stoßen daher gegeneinander. Zwar herrscht auch die Anziehungskraft zwischen den Teilchen, wenn die Energie des Zusammenstoßes allerdings groß genug ist, entfernen sie sich immer weiter voneinander. Außerdem stoßen sie auch noch gegen die Teilchen der Luftgase und verteilen sich so gleichmäßig im Raum. Das nennt man auch Diffusion.

    2.$~$ Konsistenz beim Schmelzen von Eis: Hier haben wir einen Übergang vom festen in den flüssigen Aggregatzustand. Die Unterschiede können wir gut am Kugel-Teilchen-Modell erkennen. Im festen Aggregatzustand befinden sind die Teilchen stets an einem Ort und sind regelmäßig und dicht angeordnet. Dabei schwingen sie an ihren Plätzen hin und her. Bei Flüssigkeiten sind die Teilchen schon mehr in Bewegung und können aneinander vorbeigleiten und daher fließen.

    3.$~$ Tuschfarbe, die sich im Wasser ausbreitet: Die Teilchen der Farbe diffundieren wie beim Parfum.

    Zur Erklärung der anderen Sachverhalte brauchen wir andere Modelle.

  • Erkläre anhand des Teilchen-Modells, wieso sich Salz in warmem Wasser besser löst als in kaltem.

    Tipps

    Je größer die Temperatur, desto schneller und stärker ist die Bewegung der Stoffteilchen.

    Lösung

    Löst man im Wasser Salzkristalle, scheinen sie zu verschwinden, aber ein Geschmackstest beweist, dass sie da sind. Das solltest du aber nur machen, wenn es sich um essbare Salze wie Natriumchlorid, auch Kochsalz genannt, handelt. Lässt man das Glas stehen und das Wasser verdunsten, bilden sich erneut Salzkristalle.

    Mit dem Teilchen-Modell können wir dies erklären: Zuerst sehen wir einen festen Salzkristall, der aus vielen kleinsten Teilchen besteht. Um das genauer verfolgen zu können, kann man auch ein farbiges Salz nutzen. Beim Kontakt mit Wasser schieben sich die Wasser-Teilchen zwischen die Salz-Teilchen und trennen sie so. Da die einzelnen Wasser-Teilchen nicht für das menschliche Auge sichtbar sind, scheint es so, als wären sie verschwunden. Aber welchen Unterschied macht jetzt die Wassertemperatur?

    Bei höheren Temperaturen bewegen sich die Teilchen schneller und stärker, somit geht der Lösungsvorgang schneller voran. Kühlt man das Wasser hingegen ab, bewegen sich die Teilchen langsamer und der Lösungsvorgang läuft sehr langsam ab. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von der Wärmebewegung.

  • Zeige auf, was für die Teilchen im Kugel-Teilchen-Modell gilt.

    Tipps

    Im gasförmigen Zustand bewegen sich die Teilchen schnell durcheinander.

    Lösung

    Modelle sind Abbilder unserer Welt. Allerdings geben sie nur bestimmte Elemente der Wirklichkeit wieder, andere blenden sie aus, sodass die Welt vereinfacht dargestellt wird. Dabei ist es wichtig, grundlegende Annahmen festzulegen:

    • Alle Stoffe bestehen aus kleinsten, kugelförmigen, festen Teilchen, die für unser Auge nicht sichtbar sind.
    • Die Teilchen eines Stoffes sind gleich groß, die von unterschiedlichen Stoffen unterscheiden sich in Größe und Masse.
    • Die Teilchen sind in ständiger Bewegung und zwischen ihnen herrscht eine Anziehungskraft.
  • Gib an, wie der Sachverhalt im Teilchenmodell aussehen könnte.

    Tipps

    Hier siehst du den Effekt der Wärmebewegung. Je höher die Temperatur eines Stoffes ist, desto schneller und stärker bewegen sich die Teilchen. Daher kann es passieren, dass bei hoher Temperatur der Luftballon platzt.

    Die Diffusion ist ein Prozess, der die Tendenz von Teilchen modelliert, sich gleichmäßig in einem Raum zu verteilen.

    Lösung

    Die folgenden Sachverhalte kannst du mit dem Kugel-Teilchen-Modell erklären:

    1.$~$ Luft im Luftballon: Die Teilchen der Luftgase sind in ständiger Bewegung. Im gasförmigen Zustand herrscht zwar noch die Anziehungskraft, aber die Teilchen im Luftballon bewegen sich frei und schnell durcheinander. Je höher die Temperatur eines Stoffes, desto schneller und stärker bewegen sich die Teilchen, daher kann es passieren, dass bei hohen Temperatur der Luftballon platzt.

    2.$~$ Kugelcluster in einem Salzkristall: In einem Salzkristall sind die Teilchen in einer regelmäßigen Struktur angeordnet und schwingen lediglich auf ihrem Platz.

    3.$~$ Farbe, die sich im Wasser ausbreitet: Hierbei handelt es sich um eine Diffusion. Die Teilchen sind im flüssigen Aggregatzustand in ständiger Bewegung und stoßen daher gegeneinander. Zwar herrscht auch die Anziehungskraft zwischen den Teilchen, wenn die Energie des Zusammenstoßes allerdings groß genug ist, entfernen sie sich immer weiter voneinander. Außerdem stoßen sie auch noch gegen die Wasser-Teilchen und verteilen sich so gleichmäßig im Glas.

    4.$~$ Schmelzen von Eis: Hier haben wir einen Übergang vom festen in den flüssigen Aggregatzustand. Die Unterschiede können wir gut am Kugel-Teilchen-Modell erkennen. Im festen Aggregatzustand befinden sind die Teilchen stets an einem Ort und sind regelmäßig und dicht angeordnet. Dabei schwingen sie hin und her. Bei Flüssigkeiten sind die Teilchen schon mehr in Bewegung und können aneinander vorbeigleiten und daher fließen.

30 Tage kostenlos testen
Mit Spaß Noten verbessern
Im Vollzugang erhältst du:

10.864

Lernvideos

44.121

Übungen

38.681

Arbeitsblätter

24h

Hilfe von Lehrer/
-innen

running yeti

In allen Fächern und Klassenstufen.

Von Expert/-innen erstellt und angepasst an die Lehrpläne der Bundesländer.

30 Tage kostenlos testen

Testphase jederzeit online beenden