Ein Blick durchs Mikroskop
AFB I–IIMia legt im Unterricht ein paar Sandkörner unter ein Lichtmikroskop mit 400-facher Vergrößerung. Sie sieht kantige, durchsichtige Körner mit feinen Kratzern — aber keine Teilchen.
Paul meint: „Dann besteht Sand eben nicht aus Teilchen.“
- Gib an, ob Mia unter dem Mikroskop die Stoffebene oder die Teilchenebene sieht.
- Erläutere, warum Mia auch mit dem Mikroskop keine Teilchen sehen kann.
- Zeichne einen kleinen Ausschnitt eines Sandkorns im Teilchenmodell.
- Widerlege Pauls Aussage.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Mia sieht die Stoffebene: Form, Farbe und Kratzer der Sandkörner sind beobachtbare Eigenschaften.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Teilchen sind unvorstellbar klein: Etwa drei Millionen Wasserteilchen nebeneinander ergeben erst 1 mm. Ein Lichtmikroskop vergrößert höchstens etwa 2000-fach. Die Teilchen sind aber noch rund tausendmal kleiner als die kleinsten Dinge, die ein Lichtmikroskop zeigen kann. Auch ein Sandkorn besteht aus unzählig vielen solcher Teilchen.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Viele gleich große Kreise dicht nebeneinander (fester Stoff); zwischen den Kreisen bleibt der Hintergrund leer (leerer Raum, nicht ausgemalt). Keine „Sandfarbe“ nötig — die Farbe gehört zum Stoff, nicht zum Teilchen. Eine Beschriftung wie „Teilchen“ und „leerer Raum“ ist sinnvoll.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Pauls Schluss ist falsch: Dass man Teilchen nicht sieht, liegt an ihrer winzigen Größe, nicht daran, dass es sie nicht gibt. Alle Stoffe bestehen aus Teilchen — auch Sand. Beispiel: Gelöster Zucker ist unsichtbar, schmeckt aber süß; er ist also noch da. Ebenso gibt es Teilchen, obwohl kein Mikroskop sie zeigt.
Die zugehaltene Spritze
AFB II–IIILukas zieht eine Kunststoffspritze bis 60 mL mit Luft auf. Dann hält er die Öffnung fest mit dem Finger zu und drückt den Kolben bis 30 mL hinein. Als er den Kolben loslässt, springt er fast bis 60 mL zurück.
Anna und Ben sollen die Luft in der zusammengedrückten Spritze im Teilchenmodell zeichnen.
- Beschreibe die Beobachtungen, die Lukas macht.
- Erkläre mit dem Teilchenmodell, warum sich die Luft zusammendrücken lässt.
- Vergleiche die Zeichnungen von Anna und Ben.
- Beurteile Annas Idee, dass zwischen den Luftteilchen Luft ist.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Die eingeschlossene Luft lässt sich auf die Hälfte (von 60 mL auf 30 mL) zusammendrücken. Es entweicht keine Luft, weil die Öffnung zu ist. Lässt Lukas los, schiebt die Luft den Kolben fast wieder auf 60 mL zurück.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Luft besteht aus Luftteilchen, zwischen denen viel leerer Raum ist. Beim Drücken rücken die Teilchen näher zusammen: Der leere Raum wird kleiner, die Zahl der Teilchen bleibt gleich. Da die Teilchen ständig in Bewegung sind, stoßen sie gegen den Kolben und schieben ihn beim Loslassen zurück.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Gemeinsam: Beide zeichnen einzelne Teilchen als Kugeln mit Abständen. Unterschied: Anna malt den Raum zwischen den Teilchen grau aus und nennt ihn „Luft“. Ben lässt ihn weiß (leer). Bens Zeichnung passt zum Teilchenmodell, Annas nicht.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Annas Idee ist falsch. Luft besteht aus den Luftteilchen selbst. Wäre zwischen ihnen noch einmal Luft, müsste diese wieder aus Teilchen bestehen — mit etwas dazwischen, und so weiter. Im Teilchenmodell ist zwischen den Teilchen leerer Raum. Genau dieser leere Raum wird beim Zusammendrücken kleiner.