Druck in Gasen - Gasgleichung für ideale und reale Gase

Druck in Gasen

Gymnasium

Physik

9. | 10. | 11. Klasse

3 - 11 Unterrichtsstunden

Beschreibung

Diese Unterrichtseinheit verbindet Modellvorstellungen und Experimente und führt Lernende schrittweise zur allgemeinen Gasgleichung. Experimente mit vertrauten Geräten aus dem häuslichen Umfeld machen abstrakte Zusammenhänge anschaulich. Die Lernenden hinterfragen, ob es „ideale Gase“ wirklich gibt, und erweitern den Gültigkeitsbereich der Gasgleichung daraufhin auf reale Gase. Die Einheit ermöglicht zeitgleich die gezielte Förderung mathematischer Kompetenzen. Zudem üben die Lernenden den Umgang mit Tabellenkalkulationsprogrammen.
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# Boyle-Mariotte-Gesetz
# Gesetz nach Amontons
# ideales Gas
# spezielle Gasgleichung
# allgemeine Gasgleichung
# Van-der-Waals-Gas
# Messwerte einiger Gase

Kompetenzen

Klassenstufe:9–11
Dauer:3–11 Unterrichtsstunden
Kompetenzen:Naturwissenschaftliche Kompetenz, Forschungskompetenz, Erkenntnisgewinnungskompetenz, Nutzung der Tabellenkalkulation zur Darstellung von Messergebnissen
Inhalt:Boyle-Mariotte-Gesetz, Gesetz nach Amontons, ideales Gas, spezielle Gasgleichung, allgemeine Gasgleichung, Van-der-Waals-Gas, Einführung in die grafische Darstellung mithilfe eines Tabellenkalkulationsprogramms
Zusatzmaterialien:Excel-Tabelle mit Eigenschaften und Messwerten einiger Gase

Inhaltsangabe

1.–2. Stunde

Thema:Gasgesetz nach Boyle-Mariotte
M 1Experiment: Druckmessung mit Luftpumpe
Benötigt:
  • Veränderte Luftpumpe mit Manometer
  • Computer mit Tabellenkalkulation

3.–4. Stunde

Thema:Alternatives Gasgesetz
M 2Experiment zu einem alternativen Gasgesetz
Benötigt:
  • Veränderte Luftpumpe mit Manometer
  • Computer mit Tabellenkalkulation
  • Briefwaage

5.–6. Stunde

Thema:Gasgesetz nach Amontons
M 3Experiment zum Gesetz nach Amontons
Benötigt:
  • Beheizbares Wasserbad
  • Thermometer
  • Luftdicht verschließbares Gefäß (z. B. Fahrrad-Trinkflasche aus Aluminium)
  • Computer mit Tabellenkalkulation

7.–8. Stunde

Thema:Allgemeine Gasgleichung, reale und ideale Gase
M 4Gasgleichung für ideale Gase
M 5Eigenschaften idealer und realer Gase
Benötigt:
  • Internetzugang
  • Datensammlung aus Excel-Tabelle

9. Stunde

Thema:Van-der-Waals-Gleichung
M 6Gasgesetz nach Van der Waals

10.–11. Stunde

Thema:Mathematische Kompetenzen und Grundzüge der Tabellenkalkulation
M 7Tabellenkalkulation und direkt- und antiproportionale Abbildungen
Benötigt:
  • Computer mit Tabellenkalkulation
  • ggf. Bauklötze

Minimalplan

Die Unterrichtseinheit kann in unterschiedlicher Weise in die eigene Planung eingebunden werden:

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