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Hans, Maxi

Atomsimulator

Verändere die Temperatur und beobachte was sich im atomaren Bereich abspielt. Spielerisch in kürzester Zeit lernen was Aggregatzustände sind? Kein Problem! Dieses Projekt wurde durch einen Chemielehrer beantragt und wird zu Unterrichtszwecken verwendet.

Status: Fertigstellung


Die Simulation

Atomsimulator

Übergang vom festen Aggregatzustand in den flüssigen Aggregatzustand

Der Atomsimulator besteht aus 3 wesentlichen Bestandteilen.
  1. Termostat
  2. Simulationsfeld
  3. Temperaturanzeige
Durch den Termostat kann der Nutzer die Temperatur verändern. Dabei legt er eine Temperatur fest, auf die sich der Stoff dann nach und nach erhitzt oder abkühlt. Dadurch kann eine Temperaturveränderung niemals sprunghaft sein, was der Realität entspricht.

Im Simulationsfeld findet die eigentliche Simulation statt. Hier kann beobachtet werden, wie sich der Stoff bei der aktuellen Temperatur verhält.

Die Temperaturanzeige gibt die aktuelle Stofftemperatur in Grad Celsius(°C) und in Kelvin(K) an.

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Theoretische Grundlagen

Jeder Stoff wie zum Beispiel Wasser tritt immer in einem Aggregatzustand auf. Der Aggregatzustand kann durch Änderung von Temperatur oder Druck verändert werden.
Es gibt 3 klassische Aggregatzustände:

- fest z.B. Eis
- flüssig z.B. flüssiges Wasser
- gasförmig z.B. Wasserdampf

Teilchen im festen Aggregatzustand
nach dem Teilchenmodell

Die Aggregatzustände können mit Hilfe des Teilchenmodells erklärt werden. Das Teilchenmodell geht davon aus, dass ein Stoff aus gleichartigen Teilchen besteht, deren Wechselwirkung erst die Eigenschaften des Stoffes bestimmen.
Die Anziehungskraft zwischen den Teilchen eines Stoffes hält ihn zusammen. Wenn die Temperatur oder der Druck steigt, bewegen sich die Teilchen schneller und ihre kinetische Energie steigt. Dadurch überwinden die Teilchen an einem bestimmten Punkt die Anziehungskraft und gehen in einen anderen Aggregatzustand über.


- fest Atome sind in einem festen Gitter zusammen gehalten
- flüssig Atome bewegen sich fast frei, halten im Stoffverband zusammen
- gasförmig Atome bewegen sich frei

Wir gehen nicht von Druckveränderungen aus und befassen uns nun mit den Temperaturveränderungen. Desto wärmer die Umgebung, desto schneller und losgelöster bewegen sich die Teilchen. Im Beispiel von Wasser sind die Aggregatzustände so verteilt.


- fest -273 °C(absoluter Nullpunkt) – 0 °C(Schmelztempertur)
- flüssig 0 °C(Schmelztemperatur) – 100 °C(Siedetemperatur)
- gasförmig 100 °C(Siedetemperatur) - ∞