Kinetische Gastheorie

Bereits im Zusammenhang mit der Behandlung der Gasgesetze in der Sekundarstufe I wird darauf hingewiesen, dass durch die Aussagen des Satzes von Avogadro und die der allgemeinen Gasgesetze die Gefahr besteht, von den gleichen makroskopischen Eigenschaften gasförmiger Stoffe auf gleiche mikroskopische Eigenschaften zu schließen. Es werden dort einfache Experimente vorgestellt, die zumindest auf eine unterschiedliche Teilchengeschwindigkeit bei verschiedenen Gasen aufmerksam machen.
In der gymnasialen Oberstufe kommt dem individuellen Verhalten verschiedener Gase eine besondere Bedeutung zu, insbesondere wenn es um Aspekte der Energetik bei Reaktionen unter Beteiligung gasförmiger Stoffe geht. Zu nennen sind hier vor allem die Druck-Volumen-Arbeit, Vorstellungen zur Entstehung von Druck, die unterschiedliche Kapazität zur Speicherung von Energie oder auch ein tieferes Verständnis z.B. der Wärmeabsorption von Gasen im Zusammenhang mit dem Treibhauseffekt.

In diesem Zusammenhang ist es erforderlich, zumindest die beiden folgenden Grundzüge der kinetischen Gastheorie zu erarbeiten:

    1. Die kinetische Energie gasförmiger Teilchen ist bei gleicher Temperatur bei allen Gasen gleich.
    2. Mehratomige gasförmige Teilchen können Energie nicht nur in Form von kinetischer Energie, sondern auch in anderen Energieformen speichern, daraus resultiert die unterschiedliche spezifische Wärmekapazität verschiedener Gase.

Eine entsprechende Erarbeitung ist im Gegensatz zur Sekundarstufe I in der gymnasialen Oberstufe leistbar, da hier bei den Schülerinnen und Schülern Kenntnisse über die kinetische Energie und den Impuls vorausgesetzt werden können.
Leider findet man aber kaum Unterrichtskonzeptionen zu diesem Themenbereich. Die Ursachen dafür sind wohl zum einen in dem vermeintlich hohen mathematischen Aufwand zu suchen. Zum anderen mangelt es aber vor allem an geeigneten Experimenten, mit Hilfe derer die Sachverhalte möglichst problemorientiert erarbeitet werden können.

Es wurde deshalb in der unten angeführten Literatur eine alternative Konzeption entwickelt, in der man ausgehend von der Erfahrung der unterschiedlichen Teilchengeschwindigkeit die beiden genannten Grundzüge experimentell und problemorientiert erschließen kann. Weiterhin wird dort eine einfache theoretische Überlegung vorgestellt, mit deren Hilfe man dann die experimentell ermittelten Daten zur unterschiedlichen Teilchengeschwindigkeit nachvollziehen und prüfen kann, ob die Vermutung bezüglich der gleichen kinetischen Energie bei gleicher Temperatur zutreffend ist.
Im Anschluss daran wird beschrieben, wie man experimentell den zweiten oben genannten wichtigen Aspekt der kinetischen Gastheorie problematisieren und die spezifische Wärmekapazität verschiedener Gase mit guten Ergebnissen ermitteln kann.

Publikationen

Publikationen

  • H. Oldenettel, A. Flint  "Alle Gase verhalten sich gleich! Verhalten sich alle Gase gleich?"  [Frankfurter Beiträge zur Didaktik der Chemie,  Band 2 (1999), S. 3ff.]