Methode zum Zählen, ohne zu zählen Stand 05.02.2016 [1]

Präsentation zum Thema: "Methode zum Zählen, ohne zu zählen Stand 05.02.2016 [1]"—  Präsentation transkript:

1 Methode zum Zählen, ohne zu zählen Stand 05.02.2016 [1]

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3 Fertigkeiten Allgemeine Sicherheits- und Schutzmaßnahmen zum Arbeiten im Labor. Anleitung zum Schreiben von Protokollen. Umgang mit der Digitalwaage. 3

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5 Selbsteinschätzung Ordne dich gedanklich einem Smiley zu. 1.So sicher bist du dir im Umgang mit der Digitalwaage: 2.So sicher bist du dir beim Notieren der Ergebnisse: Hast du ein rotes Smiley gewählt, dann sieh dir die entsprechenden Karten aus dem Experimentier-Karteikasten noch einmal an, bevor du mit der Bearbeitung dieser Kiste startest. 5

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7 Information Hast du schon mal versucht die Sandkörner am Strand zu zählen? Du sagst bestimmt: „Unmöglich, das sind unzählbar viele!“ Es gibt verschiedene Gründe warum Dinge unzählbar sein können: es können zu viele sein, wie Menschen an einem heißen Tag in einem Schwimmbad, oder sie können zu klein sein, wie die Atome in einem Stück Metall (z.B. Zink), oder man darf das Gefäß, in dem sich die Dinge befinden, nicht öffnen. 7

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9 Information Es gibt aber eine Methode mit der man all diese unzählbaren Dinge dennoch zählen kann. Und: Diese Methode kannst du sogar selber finden. 9

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11 Aufgabe 1 von 2 Entwickle eine Methode um die Gelee-Bohnen in der Tüte zu zählen, ohne dabei diese Tüte zu öffnen. 11 Als Hilfe stehen dir einzelne Bohnen im Glas zur Verfügung. [2]

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14 Hilfe Du kannst durch die Masse einer einzelnen Bohne auf die Anzahl der Bohnen in der Tüte kommen. 14

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16 Hilfe Wiege zuerst eine einzelne Gelee-Bohne und dann alle zusammen in der geschlossen Tüte ab. 16

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18 Lösung Teile die Masse der geschlossenen Tüte durch die Masse einer einzelnen Gelee-Bohne. So erhältst du die Anzahl der Bohnen in der Tüte: 18 Notiere den Rechenweg und die Anzahl der Gelee- Bohnen in dein Labortagebuch. Gesamtmasse Anzahl= Einzelmasse

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20 Hilfe Hast du für die Anzahl der Gelee-Bohnen eine ganze Zahl oder eine Dezimal-Zahl errechnet? Wenn du eine Dezimal-Zahl berechnet hast, überlege, ob dieses Ergebnis sinnvoll sein kann. 20

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22 Hilfe Bedenke, dass es nur ganze Bohnen in der Tüte gibt. Würdest du deine Dezimal-Zahl somit auf- oder abrunden? Warum? 22 Begründe deine Überlegung.

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24 Lösung Um die richtige Anzahl der Gelee-Bohnen zu erhalten, muss abgerundet werden. Wir haben bei der Aufgabe angenommen, dass die leere Tüte nichts wiegt. Dies war eine Vereinfachung. Die Waage hat die Tüte selbstverständlich mitgewogen: so kommt die Dezimal-Zahl zustande. 24

25 Information In der Chemie muss man zur Planung von Reaktionen wissen, wie viele Atome in einer bestimmten Menge eines Stoffes enthalten sind. Ein Atom reagiert nur mit einer bestimmten Anzahl anderer Atome. Beispiel: Will man Sauerstoff-Atome und Wasserstoff-Atome zu Wasser-Molekülen reagieren lassen, braucht man genau doppelt so viele Wasserstoff- wie Sauerstoff-Atome. Dies kannst du an der Schreibweise für ein Wasser-Molekül erkennen: H 2 O. 25

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27 Information Ein Wasser-Molekül hat einen Durchmesser von nur 0,000 000 28 cm. Dies ist eindeutig zu klein, um einzeln gezählt zu werden. Mit der Methode, die du gerade gefunden hast, kannst du sogar diese winzig-winzigen Wasser-Moleküle zählen. 27

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29 Aufgabe 2 von 2 Bestimme die Zahl der Wasser-Moleküle in Flasche A ohne diese zu öffnen. Dir stehen folgende Informationen über Wasser zur Verfügung: 29 Siedepunkt99,97°C Dichte bei 20°C0,998203 g/cm 3 Masse von 1 Molekül2,9898 * 10 -23 g Schmelzwärme333,5 kJ/kg Molare Masse18,0153 g/mol

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32 Hilfe Die Masse eines Wasser-Moleküls kannst du der angegebenen Tabelle entnehmen. 32 Bestimme die Masse des Inhalts von Flasche A.

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34 Hilfe Die Masse des Inhalts von Flasche A beträgt 18g. Wenn dein Ergebnis mit dem oben angegebenen nicht übereinstimmt: Hast du daran gedacht, dass die Flasche selbst auch etwas wiegt? 34 Rechne noch einmal.

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36 Hilfe Die Masse der Flasche kannst du abziehen, indem du die leere Flasche B auf die Waage stellst, diese auf NULL tarierst und dann die volle Flasche wiegst. Stimmt das Ergebnis jetzt überein? m(H 2 O)=18g. 36

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38 Lösung Teile die Masse des Wassers in Flasche A durch die Masse eines einzelnen Wasser-Moleküls. Dadurch erhältst du die Anzahl der Wasser-Moleküle in Flasche A. 38 Notiere den Rechenweg und die Anzahl der Wasser- Moleküle in dein Labortagebuch. Gesamtmasse Anzahl= Einzelmasse

39 Zusammenfassung Man kann „unzählbar viele“ Dinge also doch zählen, wenn man den Trick kennt, so wie du jetzt: 1.Man muss die Masse eines einzelnen Teilchens kennen (z.B. einer einzelnen Gelee-Bohne). 2.Man muss die Gesamtmasse der Stoffportion kennen (z.B. der ganzen Tüte). 3.Dann kann man berechnen, wie viele Teilchen in der Stoffportion sind (z.B. Gelee-Bohnen in einer geschlossenen Tüte). Kennt man die Masse eines einzelnen Teilchens (Atom oder Molekül), kann man berechnen, wie viele Teilchen sich in einer bestimmten Menge eines Stoffes befinden. Der Chemiker spricht hierbei auch von der Teilchenzahl N. 39

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41 Zusammenfassung Kennt man die Masse eines einzelnen Teilchens (Atom oder Molekül), kann man berechnen, wie viele Teilchen sich in einer bestimmten Menge eines Stoffes befinden. In der Chemie bezeichnet man die Teilchenzahl mit N. 41

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43 Selbsteinschätzung Ordne dich gedanklich einem Smiley zu. So sicher bist du dir bei der Methode zum Zählen ohne zu zählen: Hast du das rote Smiley gewählt, dann sieh dir die bereits bearbeiteten Aufgaben noch einmal an, bevor du weiter machst. 43

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45 Erfolgskontrolle 1 von 3 Bestimme die Anzahl der Ethanol-Moleküle in Flasche C. Die Molekül-Formel für Ethanol lautet C 2 H 6 O. Ein Ethanol-Molekül wiegt 7,6501*10 -23 g. 45

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48 Lösung Teile die Masse des Ethanols in Flasche C durch die Masse eines einzelnen Ethanol-Moleküls. Dadurch erhältst du die Anzahl der Ethanol-Moleküle in Flasche C. 48 Notiere den Rechenweg und die Anzahl der Ethanol- Moleküle in dein Labortagebuch. Gesamtmasse Anzahl= Einzelmasse

49 Erfolgskontrolle 2 von 3 Bestimme die Anzahl der Zink-Atome im Metallblock M. Wir gehen davon aus, dass er aus reinem Zink besteht. Ein Zink-Atom wiegt 1,085826*10 -23 g. 49

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52 Lösung Teile die Masse des Metallblocks durch die Masse eines einzelnen Zink-Atoms. Dadurch erhältst du die Anzahl der Zink-Atome im Metallblock. 52 Notiere den Rechenweg und die Anzahl der Zink- Atome in dein Labortagebuch. Gesamtmasse Anzahl= Einzelmasse

53 Erfolgskontrolle 3 von 3 In der Zusammenfassung hieß es, dass man „unzählbar viele“ Dinge mit dieser Methode nun doch zählen kann. Aber ist das immer so? Beurteile, unter welcher Bedingung du diese Methode zum Zählen ohne zu zählen anwenden kannst und wo nicht, wo sie eventuell ihre Grenze hat. 53 Notiere deine Beurteilung in dein Labortagebuch.

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56 Hilfe Nimm Säckchen S zur Hilfe und erfühle den Inhalt ohne hinein zu schauen. Könntest du die Methode zum Zählen ohne zu zählen auf den Inhalt des Säckchens anwenden? 56

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58 Hilfe Wenn du beim Fühlen nicht weißt, worauf du achten sollst, sieh dir den Inhalt von Säckchen S an. Jetzt darfst du es öffnen. 58

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60 Lösung Im Säckchen sind verschieden große Steinchen. Sie sind demnach auch unterschiedlich schwer. Die Methode zum Zählen ohne zu zählen kann nur angewandt werden, wenn die Teilchen, die man „zählen“ möchte, alle gleich groß und somit gleich schwer sind. 60

61 Entsorgung Die Tüte mit den Gelee-Bohnen bitte geschlossen halten und wieder verwenden. Die einzelnen Gelee-Bohnen wieder ins Glas zurück geben. Die Wasser-Flasche sowie die Ethanol-Flasche geschlossen lassen. 61

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63 63 Diese Anleitung wurde von Julia Zimmermann entworfen und von Bianca Rohnke im Rahmen der Masterarbeit erweitert. Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth November 2015 Bildernachweis: [1]: https://pixabay.com/static/uploads/photo/2012/12/19/03/10/number-70828_640.jpg; Stand 10.11.2015 [2]: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/14/JellyBellyBeans.jpg/770px-JellyBellyBeans.jpg; Urheber: Brandon Dilbeck; Stand 11.11.2015