Menschenversuch zum dynamischen Gleichgewicht

Dabei werden zwei Gruppen benötigt, z.B. Mädchen und Jungen. Alle müssen zur betreffenden Unterrichtsstunde einen Tennisball mitbringen (Mandarinen oder Äpfel funktionieren definitiv nicht…). Danach benötigt man ein einfaches Spielfeld, wie es auf jedem Tartanplatz vorhanden ist:

Spiel zum dynamischen Gleichgewicht

Spiel zum dynamischen Gleichgewicht

Beide Gruppen dürfen gerne unterschiedlich groß oder „gut“ sein. Die Mädchen begeben sich in den einen Teil des Feldes, die Jungen in den anderen. Ziel ist es nun, die eigenen Tennisbälle in das Feld des Gegners zu rollen. Ankommende Bälle dürfen natürlich sofort wieder zurückgerollt werden. Das Werfen von Bällen ist verboten. Alle 15 Sekunden wird das Spiel unterbrochen und die Anzahl der Bälle für jedes Feld einzeln bestimmt. Dabei konnte ich z.B. folgende Werte ermitteln (16 Mädchen, neun Jungen):


Zeit [s] n(Mädchenfeld) n(Jungenfeld)
15 10 15
30 11 14
45 8 17
60 10 15
75 7 18
90 12 13
105 11 14
120 9 16
135 13 12
150 8 17
165 5 20
180 11 14
Mittelwerte: 9,58 15,42

Erwartungsgemäß haben die Mädchen aufgrund ihrer Anzahl eine bessere Chance, ihr Feld „sauber“ zu halten. Wenn auch die Momentaufnahme durchaus unterschiedliche Verteilungen zeigen kann, pendelt sich in dem Zeitfenster t=180s eine konstante, gemittelte Verteilung ein.

Das ist umso erstaunlicher, als dass die SuS sich während des Spiel ständig bewegen und einsetzen müssen. Normalerweise denkt man bei einem Gleichgewicht ja eher an Ruhe und Entspannung. Auch die Verteilung der Bälle in beiden Feldern ist nicht gleichmäßig, sondern lediglich das Verteilungsverhältnis bleibt in einem Zeitraum Δt konstant.

Bei chemischen Gleichgewichten ist dieser Zeitraum Δt so klein, dass er jenseits unserer Wahrnehmung und meist auch jenseits der messtechnisch erfassbaren Grenze liegt. Daher ändert sich  das Verhältnis der Produkt- und Eduktkonzentrationen nach Einstellung des dynamischen Gleichgewichtes nicht (obwohl im chemischen System ständig weiter Hin- und Rückreaktionen laufen – angetrieben durch die Wärmeenergie).

Analogien:

  • Konzentration c: Teilchen pro Volumen => hier: Ballanzahl im Feld x
  • Hinreaktion/Rückreaktion => Ballgeschiebe
  • Produkte/Edukte => Mädchen bzw. Junge mit Ball

Wenn man z.B. den pKs-Wert betrachtet, gibt es sogar noch klarere Entsprechungen:

  • Bälle = Protonen
  • Edukt (z.B. Jungen) = Säure
  • Produkt (z.B. Mädchen) = Säureanion

Weitere Gedankenexperimente:

  • Was geschieht mit dem Mittelwert, wenn in einem der Felder die Anzahl der Personen erhöht wird?
  • Was passiert bei mehr Bällen?
  • usw.

… selbst Le Chatelier lässt sich damit also andenken.

Natürlich gibt auch Grenzen: Dieses Spiel geht davon aus, dass ein jeweils nur ein Edukt und ein Produkt gibt. Wer eine Simulation für komplexere System kennt – nur her damit.

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