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Hat ein Gas eine Form?

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Die Autor/-innen
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André Otto
Hat ein Gas eine Form?
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse

Beschreibung Hat ein Gas eine Form?

Luft ist ein Gas. Aber hat sie eine Form? Luft umgibt uns überall und wir können das nicht einschätzen. Bei den Wolken und beim Nebel sieht das schon anders aus. Wir finden sie formlos. Der Nachteil: Es sind keine echten Gase. Als Gasmodelle sind sie aber gut geeignet. Schließlich habe ich noch zwei Beispiele für echte Gase gefunden, deren Grenzen man gut erkennen kann. Und mit Hilfe von Luftballons rücken wir auch der Luft zu Leibe. Schließlich lässt sich die Frage eindeutig beantworten. Der Sinn des Videos ist weniger die Antwort auf die Frage als die Diskussion des Problems. Viel Spaß beim Schauen!

Transkript Hat ein Gas eine Form?

Hallo und herzlich willkommen. Dieses Video heißt “Gasförmig. Hat ein Gas eine Form?” Du kennst bereits Stoffe und ihre Aggregatzustände, fest, flüssig und gasförmig. Nachher kannst du Beispiele für Gasmodelle und Gase nennen. Du kannst etwas über die Form der Gase sagen und du kannst das mit dem Teilchenmodell erklären. Der Film besteht aus fünf Abschnitten. Erstens: Luft als Gas, Zweitens: Gasmodelle, Drittens: Echte Gase, Viertens: Der Luftballon und Fünftens: Gase und das Teilchenmodell. Erstens: Luft als Gas. Ohne Luft können wir nicht leben, Luft umgibt uns überall in großer Menge. Luft ist ein Stoffgemisch, es handelt sich hier um ein Gas. Aber wo sind hier die Grenzen? Da Luft allgegenwärtig ist, können wir sie nicht bestimmen. Luft ist farblos und somit für uns unsichtbar, daher haben wir Probleme, die Frage zu beantworten, ob Luft eine Form hat. Zweitens: Gasmodelle. Es gibt einige Gasmodelle, mit deren Hilfe man die Luft sozusagen sichtbar machen kann. Eines davon sind die Wolken. Offensichtlich haben sie keine Form, zumindest sind sie unregelmäßig geformt. Wir wissen natürlich, dass Wolken kein reines Gas sind, aber als Gasmodell sind sie gut geeignet. Oder nehmen wir den Nebel, wo sind hier die Grenzen? Der Nebel ist kein gutes Gasmodell. Besser sieht es mit dem Rauch aus, der diesem Truck entweicht. Und er hat tatsächlich keine Form, zumindest aber ist er unregelmäßig geformt. Es ist ein Gasmodell, denn es handelt sich um kein reines Gas. Aber als Modell liefert der Rauch die Information, die wir für ein Gas brauchen. Er ist ein gutes Modell. Andere Modelle, die wir weniger häufig zu Gesicht bekommen, sind Wasserdampf über der Erde und Vulkankrater, auch hier treffen wir keine Form an. Es handelt sich hier wieder um keine reinen Gase, denn es sind letztlich Gasmodelle, aber unsere Fragestellung nach der Form der Gase wurde beantwortet, insofern sind diese Gasmodelle gute Modelle. Drittens: Echte Gase. Ich möchte euch zwei Beispiele vorstellen. Der Raumforschung ist es gelungen, Wasserstoff im All zu fotografieren und sichtbar zu machen, aber auch auf der Erde können wir echte Gase beobachten. Ein schönes Beispiel dafür ist das chemische Element Chlor, es ist nämlich grün und so können wir feststellen, wo seine Grenzen sind. Für beide Gase gilt wieder: sie besitzen keine ausgeprägte Form. Damit haben wir die nötige Information für Gase erhalten. Viertens: Der Luftballon. Auch wenn wir die Luft nicht sehen, so können wir sie untersuchen. Ohne Luft sehen Luftballons so aus, sie sind formlos. Mit Luft hingegen haben sie eine bestimmte Form. Ja, was ist denn nun richtig? Ein einfaches, bekanntes Experiment soll uns helfen. Wir nehmen uns einen Luftballon, er wird aufgepustet, nicht zu stark, und mit den Händen können wir die Form des Ballons ganz leicht verändern. Und damit ist klar, Luft hat keine Form. Wir verallgemeinern: Gase haben keine Form. Fünftens: Gase und das Teilchenmodell. Nach dem Teilchenmodell sehen Gase etwa so aus. So ist es schön. Der Teilchenabstand ist sehr groß, die Kräfte zwischen den Teilchen sind sehr gering, daher haben Gase kein festes Volumen, und wenn kein festes Volumen vorhanden ist, dann gibt es auch keine Form; oder, was das gleiche ist, das Gas kann unbegrenzt viele Formen annehmen. Das ist wie bei einer Amöbe, man nennt sie auch Wechseltierchen, weil sie viele, viele Formen annimmt. Das war’s schon wieder für heute. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss!

Hat ein Gas eine Form? Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Hat ein Gas eine Form? kannst du es wiederholen und üben.
  • Gib die Eigenschaften von Gasen wieder.

    Tipps

    Ein Luftballon ist mit einem Gas gefüllt. Dieser lässt sich leicht verformen. Was sagt dir das über das Gas im Inneren?

    Gase besitzen kein festes Volumen und damit auch keine feste Form.

    Lösung

    Im gasförmigen Zustand besitzen die Teilchen eine hohe kinetische Energie. Sie bewegen sich also schnell durch den Raum. Dadurch verteilen sie sich weit voneinander und die Kräfte, die zwischen ihnen wirken, sind relativ klein. Da es viel Platz zwischen den Teilchen gibt, können Gase zusammengedrückt werden. Aus diesem Grund funktioniert auch deine Luftpumpe. Man sagt, Gase sind kompressibel. Damit Gase eine Form annehmen, muss man sie in ein Gefäß einsperren, wie einen Luftballon oder eine Gasflasche. An der freien Luft verteilen sich Gase und besitzen keine feste Form.

  • Entscheide, ob es sich um Reinstoffe oder Gemische handelt.

    Tipps

    Luft enthält unter anderem Sauerstoff.

    Rauch ist fein verteilter Feststoff in einem Gas.

    Lösung

    Luft ist, wie du gelernt hast, ein Stoffgemisch. Da sie farblos ist, kann man ihre Grenzen nicht erkennen. Sind andere Stoffe, die eine Farbe aufweisen, in der Luft enthalten, ist es leicht, die Form zu erkennen. Bei Wolken siehst du es ganz deutlich. Sie verändern unablässig ihre Form. Eine Wolke besteht aus fein verteilten Wassertröpfchen, die in der Luft verteilt sind. Auch Nebel besteht aus kleinsten Wassertröpfchen in der Luft. Rauch besteht aus kleinen Feststoffteilchen, die ebenfalls fein in der Luft verteilt sind.

    Es gibt aber auch reine Stoffe, die als Gase vorliegen. Elemente wie Sauerstoff, Wasserstoff, die Edelgase und Chlor liegen bei Raumtemperatur gasförmig vor. Durch Trennung von anderen Stoffen kann man diese Gase als Reinstoffe gewinnen.

  • Ordne die Bestandteile der Luft mengenmäßig.

    Tipps

    Die Luft besteht zu ca. einem Fünftel aus Sauerstoff.

    Kohlendioxid bildet den geringsten Anteil an der Luft.

    Lösung

    Das Gasgemisch Luft besteht zum größten Teil aus vier Komponenten. Den Löwenanteil hat Stickstoff $N_2$ inne mit ca. 78 %. Dann folgt schon Sauerstoff $O_2$mit ca. 21 %. Unsere Ausatemluft hat übrigens noch 17 % Sauerstoff. Dadurch ist es möglich, verletzte oder bewusstlose Menschen zu beatmen. Der übrige Teil verteilt sich auf die Edelgase mit ca. 1 %, davon ist das meiste Argon $Ar$, und Kohlendioxid $CO_2$ mit ca. 0,03 %.

  • Vergleiche die Aggregatzustände flüssig und gasförmig mithilfe des Teilchenmodells.

    Tipps

    Im linken Bild siehst du eine Flüssigkeit und im rechten Bild ein Gas.

    Das Gas nimmt deutlich mehr Volumen ein als die Flüssigkeit.

    Lösung

    Im Teilchenmodell werden alle Teilchen als gleich große Kugeln dargestellt. Je näher sich die Teilchen sind, desto größer ist die Kraft, die sie aufeinander ausüben. Im Bild ganz oben ist der Vorgang des Siedens dargestellt. Dabei geht eine Flüssigkeit in den gasförmigen Aggregatzustand über.

    Es ist gut zu erkennen, dass sich der Abstand zwischen den Teilchen vergrößert. Dadurch wirken geringere Kräfte. Auch die geringe Dichte von Gasen lässt sich so erklären. Da zwischen den Teilchen viel Raum ist, lassen sich Gase zusammendrücken. Man spricht dabei von Kompression.

  • Beschreibe das Luftballon-Experiment.

    Tipps

    Der Ballon stellt ein Gefäß für die Luft dar.

    Durch Drücken lässt sich ein Ballon leicht verformen.

    Lösung

    Gase besitzen kein festes Volumen und keine feste Form. Um Gase zu lagern, benötigt man ein Gefäß. Der Ballon ist hier das Gefäß für die Luft. Im Ballon ist der Druck größer als der Druck von außen. Darum ist der Ballon gespannt und größer als unaufgepustet.

    Wird nun der Druck manuell von außen erhöht, weicht der Ballon aus und verformt sich. Wenn er keine Chance zum Ausweichen hat, wird die Luft im Inneren zusammengedrückt und erwärmt sich dabei.

  • Berechne das Volumen an Sauerstoff mithilfe des idealen Gasgesetzes.

    Tipps

    Die Formel muss nach dem Volumen umgestellt werden.

    Anschließend erfolgt das Einsetzen der Zahlenwerte.

    Lösung

    Die Formel $p\cdot~V=~n\cdot~R\cdot~T$ beschreibt ein ideales Gas. Dabei handelt es sich um eine Modellvorstellung, die den Umgang mit Gasen vereinfachen soll. Im idealen Gas beeinflussen sich die Teilchen untereinander überhaupt nicht. Das macht die Gleichung einfacher. In einem realen Gas müssen die Wechselwirkungen mit einbezogen werden, wodurch die Gleichung deutlich komplexer wird.

    Mit der idealen Gasgleichung ist es möglich, Parameter wie das Volumen oder den Druck unter gegebenen Bedingungen wie der Temperatur zu berechnen. So kann mit ihrer Hilfe bestimmt werden, um wie viel Liter sich die Luft in einem Heißluftballon ausdehnt, wenn sie erwärmt wird.

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