RPP Wujud Zat dengan Simulasi Partikel Gratis
Diperbarui 2026-10-02
RPP wujud zat ini memakai simulasi partikel gratis untuk menjawab pertanyaan di balik setiap kegiatan memanaskan dan mendinginkan: sebenarnya apa yang dilakukan partikel? Siswa memanaskan zat padat sampai melebur dan mendidih, melihat partikel lepas dari kisinya, membandingkan empat zat, dan mencari tahu mengapa air membutuhkan kalor jauh lebih banyak daripada neon. Anda mendapat tujuan pembelajaran, persiapan, prediksi, urutan langkah demi langkah dengan nilai yang seharusnya dilihat siswa, set lima pertanyaan untuk tautan kelas, perluasan kurva pemanasan, dan ide diferensiasi. Setiap angka di bawah berasal dari kode model simulasi itu sendiri.
Pelajaran sekilas
- Jenjang: kelas 6–9 (usia 11–15). Bagian potensial interaksi juga cocok untuk kelas 10–12.
- Waktu: satu jam pelajaran 50–60 menit, ditambah perluasan opsional 15 menit.
- Pengetahuan prasyarat: zat padat, cair, dan gas dari kehidupan sehari-hari; suhu. Tidak perlu persamaan.
- Format: berpasangan di laptop atau tablet, atau seluruh kelas dengan satu proyektor.
- Simulasi: Wujud zat – padat, cair, gas, dan perubahan wujud. Perluasan: Wujud zat – model partikel saat dipanaskan dan didinginkan.
Tujuan pembelajaran
Pada akhir pelajaran, siswa dapat:
- Menggambarkan susunan dan gerak partikel dalam zat padat, cair, dan gas.
- Menjelaskan peleburan dan pendidihan sebagai partikel yang memperoleh energi cukup untuk mengatasi gaya tariknya.
- Mengaitkan kekuatan gaya tarik antarpartikel dengan setinggi apa titik didih suatu zat.
- Memprediksi bagaimana pemampatan gas panas mengubah tekanannya.
- (Perluasan) Menjelaskan mengapa suhu mendatar pada kurva pemanasan saat zat melebur atau mendidih.
Yang dilakukan simulasi
Setiap partikel bergerak di bawah gaya nyata: tarik-menarik pada jarak jauh, tolak-menolak pada jarak dekat (model Lennard-Jones). Tidak ada yang dianimasikan sebelumnya. Anda memilih neon, argon, oksigen, atau air; argon adalah bawaannya.
Simulasi memiliki tiga layar:
- Wujud: wadah tertutup berisi 80 partikel yang dimulai sebagai zat padat. Seret penggeser Panaskan / dinginkan ke arah Panas atau Dingin, atau pakai tombol cepat Padat, Cair, dan Gas. +10 partikel dan −10 partikel mengubah jumlahnya, hingga 100. Suhu tampil dalam kelvin di atas kotak, dan baris status menjelaskan wujudnya: "Partikel bergetar di tempat di sekitar posisi tetap — padat."
- Perubahan wujud: 40 partikel di bawah piston. Seret batang abu-abu untuk memampatkan atau mengembangkan, pompa lebih banyak partikel (hingga 120), dan panaskan atau dinginkan. Manometer menunjukkan tekanan dalam atm, dan diagram fase kecil menandai wujud saat ini.
- Potensial interaksi: kurva energi keempat zat pada satu grafik. Seret Jarak r dari 200 sampai 900 pm untuk membaca energi potensial U antara dua partikel. Baris status memberi dasar sumur untuk zat yang dipilih.
Tiga detail model patut diketahui sebelum kelas:
- Label wujud berasal dari suhu. Argon diberi label cair dari sekitar 42 K dan gas dari sekitar 78 K. Batas ini diskalakan dari gaya tarik tiap zat, sehingga mengurutkan zat secara masuk akal tetapi tidak sama dengan titik lebur dan titik didih sebenarnya. Argon sungguhan melebur pada 84 K dan mendidih pada 87 K. Katakan kepada siswa untuk lebih memercayai partikel daripada label.
- Suhu berkedip. Suhu berasal dari kecepatan partikel, sehingga melonjak beberapa kelvin bahkan saat pemanas mati, dan label bisa berkedip di dekat perubahan wujud. Anggap pembacaan sebagai perkiraan.
- Air digambar sebagai satu partikel bulat. Gaya tariknya yang lebih kuat menggantikan ikatan hidrogen. Itu menjadi pertanyaan bagus "apa yang ditinggalkan model?".
Bahan dan persiapan sebelum kelas
Bahan: satu perangkat per pasangan (atau proyektor), tabel catatan di bawah pada kertas, dan pengingat bahwa 0 °C adalah 273 K.
Persiapan (10 menit, sekali):
- Buka simulasi. Nilai bawaannya adalah layar Wujud, argon, 80 partikel, dimulai sebagai zat padat.
- Klik Bagikan dan buat tautan untuk setiap kelas, misalnya "IPA · Jam ke-3". Tautan menyematkan nilai awal ini.
- Opsional: di tab Pertanyaan, masukkan set pertanyaan di bawah dan sambungkan ke tautan.
- Kirim tautannya, atau buka dalam mode presentasi dan tampilkan kode QR agar siswa bergabung di perangkat mereka sendiri.
Urutan pelajaran
1. Pembuka dan prediksi (7 menit)
Angkat sebuah es batu dan tanyakan: "Molekul air dalam es ini dan dalam uap identik. Jadi apa yang berbeda?" Kumpulkan beberapa jawaban. Lalu siswa menetapkan dua prediksi, di kertas atau di tautan:
- P1. "Saat zat padat melebur, partikelnya… menjadi lebih besar / lepas dari posisi tetap dan saling bergeser, tetap berdekatan / menyebar jauh dan memenuhi wadah / berhenti bergerak."
- P2. "Neon, argon, oksigen, dan air semuanya dimulai sebagai zat padat. Mana yang harus dipanaskan sampai suhu tertinggi sebelum menjadi gas?"
Harapkan "partikelnya menjadi lebih besar" dari beberapa siswa pada P1. Jangan koreksi siapa pun dulu.
2. Padat, cair, gas (12 menit)
Pada layar Wujud, pasangan mengatur pemanas ke sekitar 30% pemanasan dan mengamati argon menghangat dari sekitar 25 K. Mereka menjeda dengan Jeda setiap kali baris status berubah dan menulis satu kalimat tentang geraknya:
| Argon | Suhu (sekitar) | Yang dilakukan partikel |
|---|---|---|
| Padat | di bawah 42 K | bergetar di tempat tetap dalam pola teratur |
| Cair | 42–78 K | saling bergeser tetapi tetap bersama di dasar |
| Gas | di atas 78 K | terbang bebas dan menumbuk setiap dinding |
Teruskan memanaskan. Di atas sekitar 239 K tutup terbuka sendiri dan partikel keluar; penghitung menghitungnya. Pemanas berhenti pada sekitar 359 K. Lalu dinginkan kotak kembali dan amati gas mengembun dan zat padat terbentuk lagi.
Tanyakan: "Apakah ada partikel yang menjadi lebih besar?" Tidak. Hanya gerak dan jaraknya yang berubah. Periksa P1 sekarang.
3. Pemanas sama, zat berbeda (10 menit)
Memilih zat memulai ulang kotak sebagai zat padat. Pasangan memanaskan setiap zat dari keadaan padat dan mencatat suhu saat baris status pertama kali menyebut gas:
| Zat | Berlabel cair dari | Berlabel gas dari | Kedalaman sumur potensial |
|---|---|---|---|
| Neon | sekitar 13 K | sekitar 23 K | 3,10 meV |
| Oksigen | sekitar 39 K | sekitar 73 K | 9,70 meV |
| Argon | sekitar 42 K | sekitar 78 K | 10,30 meV |
| Air | sekitar 138 K | sekitar 256 K | 34,00 meV |
Biarkan kolom terakhir kosong pada salinan siswa; isinya berasal dari langkah 4. Neon paling awal, air paling akhir, dengan selisih jauh. Periksa P2.
Catatan: oksigen sungguhan mendidih pada 90 K, tepat di atas 87 K milik argon, jadi model menukar keduanya. Siswa yang kuat senang menemukannya.
4. Potensial interaksi: mengapa titik didih berbeda (10 menit)
Buka Potensial interaksi. Keempat kurva berbagi satu grafik. Pembacaan dimulai dari "argon · r = 380 pm · U = −10,28 meV". Siswa menyeret Jarak r untuk mencari titik terendah tiap kurva:
| Zat | Dasar sumur | U di dasar |
|---|---|---|
| Neon | 308 pm | −3,10 meV |
| Argon | 383 pm | −10,30 meV |
| Oksigen | 388 pm | −9,70 meV |
| Air | 354 pm | −34,00 meV |
Pertanyaan untuk diajukan:
- "Apa yang terjadi pada U saat kamu menarik partikel lebih jauh daripada dasar sumur?" U naik menuju nol: partikel saling menarik, dan kamu harus melakukan usaha untuk memisahkannya.
- "Dan saat kamu mendorongnya lebih dekat?" U melonjak: partikel saling menolak.
- "Berapa kali lebih dalam sumur air dibanding neon?" 34,00 ÷ 3,10 ≈ 11. Sumur yang lebih dalam berarti diperlukan lebih banyak energi untuk menarik partikel terpisah, sehingga titik didihnya lebih tinggi.
Centang Tandai jarak rata-rata dari layar Wujud selagi layar Wujud berisi zat padat. Penanda jatuh dekat dasar sumur: pada zat padat, partikel berada kira-kira di tempat tarik-menarik dan tolak-menolak seimbang.
5. Perubahan wujud: tekan gasnya (8 menit)
Buka Perubahan wujud. Layar ini punya 40 partikelnya sendiri, dimulai sebagai zat padat, jadi panaskan sampai memenuhi kotak. Pasangan menyeret piston ke bawah perlahan dan mengamati manometer. Tekanan naik karena partikel menumbuk dinding lebih sering. Lalu mereka memanaskan saat piston rendah. Di atas sekitar 59 atm wadah pecah dengan "💥 Pecah — tekanan berlebih!", dan Atur ulang layar memberi wadah baru. Beri dua menit bermain bebas, lalu tanyakan: "Mengapa gas panas memecahkan wadah lebih cepat daripada gas dingin?"
6. Pemeriksaan penutup (5 menit)
Pakai pertanyaan 3–5 dari set di bawah. Lalu buka Lihat jawaban dan tampilkan kolom Prediksi dan Sesudah untuk P1 dan P2 berdampingan. Panduan penilaian formatif menunjukkan cara membaca kolom itu lintas kelas.
Set pertanyaan untuk pelajaran ini
Masukkan ini di tab Pertanyaan simulasi. Petunjuk untuk siswa yang disarankan: "Mulai dari layar Wujud. Memilih zat memulai ulang kotak sebagai zat padat. Suhu berkedip, jadi baca sebagai perkiraan."
1. Pilihan ganda · Sebelumnya, sebagai prediksi · Tanyakan lagi setelah simulasi
- Pertanyaan: "Saat zat padat melebur, apa yang terjadi pada partikelnya?"
- Pilihan: Menjadi lebih besar / Lepas dari posisi tetap dan saling bergeser, tetap berdekatan (benar) / Menyebar jauh dan memenuhi wadah / Berhenti bergerak
- Penjelasan: "Ukuran partikel tetap sama. Pemanasan membuatnya bergerak lebih cepat sampai lepas dari pola teratur. Dalam zat cair partikel masih bersentuhan dan saling menarik, tetapi bisa saling bergeser. Menyebar untuk memenuhi wadah terjadi saat zat cair mendidih."
2. Pilihan ganda · Sebelumnya, sebagai prediksi · Tanyakan lagi setelah simulasi
- Pertanyaan: "Neon, argon, oksigen, dan air semuanya dimulai sebagai zat padat. Mana yang harus dipanaskan sampai suhu tertinggi sebelum menjadi gas?"
- Pilihan: neon / argon / oksigen / air (benar)
- Penjelasan: "Partikel air saling menarik jauh lebih kuat daripada yang lain. Sumur potensialnya sedalam 34,00 meV dibanding 3,10 meV untuk neon. Diperlukan lebih banyak energi untuk menarik partikel terpisah, sehingga air menjadi gas pada suhu yang jauh lebih tinggi."
3. Angka · Setelah simulasi
- Pertanyaan: "Di layar Potensial interaksi, cari dasar sumur untuk air dan untuk neon. Berapa kali lebih dalam sumur air?"
- Jawaban: 11, toleransi ± 0,5
- Penjelasan: "Dasar sumur air berada pada U = −34,00 meV dan neon pada U = −3,10 meV. 34,00 ÷ 3,10 ≈ 11. Gaya tarik antarpartikel air sekitar sebelas kali lebih kuat dalam model ini."
4. Pilihan ganda · Setelah simulasi
- Pertanyaan: "Di layar Perubahan wujud, Anda mendorong piston ke bawah pada gas panas. Apa yang terjadi pada tekanan?"
- Pilihan: Turun / Tetap sama / Naik, dan wadah bisa pecah (benar) / Turun menjadi nol
- Penjelasan: "Partikel yang sama kini punya ruang lebih sedikit, sehingga menumbuk dinding lebih sering dan tekanan naik. Gas panas mendorong lebih keras karena partikelnya bergerak lebih cepat. Di atas sekitar 59 atm wadah dalam simulasi pecah."
5. Jawaban singkat · Setelah simulasi
- Pertanyaan: "Pakai model partikel untuk menjelaskan mengapa air mendidih pada suhu lebih tinggi daripada neon."
- Jawaban yang diterima (opsional): biarkan kosong dan baca sendiri jawabannya.
- Contoh jawaban: "Mendidih berarti partikel bergerak cukup cepat untuk lepas dari gaya tarik tetangganya. Partikel air saling menarik jauh lebih kuat daripada partikel neon (sumur potensial lebih dalam), sehingga harus bergerak lebih cepat, yang berarti suhu lebih tinggi, sebelum lepas."
Pertanyaan 1 dan 2 adalah prediksi, ditanyakan lagi setelah simulasi. Untuk lebih banyak tentang menulis pertanyaan seperti ini, lihat menulis pertanyaan yang baik untuk lab virtual.
Perluasan: kurva pemanasan
Simulasi kedua menunjukkan apa yang dicatat termometer selama perubahan wujud. Simulasi ini lebih sederhana, memakai °C, dan cocok untuk kelas 6–7.
Simulasi terbuka dengan air pada 20 °C dan langsung mulai memanaskan, pada 15 °C per detik. Siswa mengamati partikel dan grafik suhu–waktu bersama:
- Setelah sekitar 5,3 detik air mencapai 100 °C.
- Grafik tetap mendatar pada 100 °C selama 2,5 detik sementara partikel berubah menjadi gas satu per satu.
- Lalu suhu naik lagi.
Tekan Dinginkan untuk menjalankannya mundur: mengembun pada 100 °C, lalu membeku pada 0 °C, masing-masing dengan bagian mendatarnya sendiri. Tekan Tahan pada bagian mendatar dan tanyakan: "Pemanasnya menyala sepanjang waktu. Ke mana energinya pergi?" Energi itu dipakai untuk menarik partikel terpisah, bukan untuk mempercepatnya.
Lalu pakai penggeser T: untuk membandingkan keempat zat pada suhu yang sama:
| Zat | Melebur | Mendidih | Wujud pada −50 °C | Wujud pada −200 °C |
|---|---|---|---|---|
| Air | 0 °C | 100 °C | padat | padat |
| Etanol | −114 °C | 78 °C | cair | padat |
| Raksa | −39 °C | 357 °C | padat | padat |
| Oksigen | −219 °C | −183 °C | gas | cair |
Satu keterbatasan untuk didiskusikan: kedua bagian mendatar berlangsung 2,5 detik untuk setiap zat. Air sungguhan membutuhkan energi sekitar tujuh kali lebih banyak untuk mendidih daripada untuk melebur, jadi dataran pendidihannya seharusnya jauh lebih panjang.
Diferensiasi
Dukungan:
- Pakai hanya argon dan air pada layar Wujud, dan tombol Padat, Cair, dan Gas sebagai ganti penggeser.
- Beri awalan kalimat: "Pada zat padat, partikelnya… Saat aku memanaskannya, partikelnya…"
- Mulai dengan simulasi kurva pemanasan, yang memakai °C dan melabeli setiap perubahan wujud.
Tantangan:
- Jelaskan mengapa suhu berkedip bahkan saat pemanas mati.
- Bandingkan label model dengan titik didih sebenarnya (neon 27 K, argon 87 K, oksigen 90 K, air 373 K). Apa yang benar dalam model, dan apa yang tidak?
Pembelajar bahasa Inggris: simulasi tersedia dalam enam bahasa. Buat tautan kedua dalam bahasa siswa agar label sudah dikenal sementara diskusi tetap dalam bahasa Inggris.
Keselarasan dengan standar
Pelajaran ini sesuai dengan NGSS MS-PS1-4 (standar sains AS): mengembangkan model yang memprediksi dan menggambarkan perubahan gerak partikel, suhu, dan wujud zat murni saat energi termal ditambahkan atau dikurangi. Pelajaran ini cocok dengan topik model partikel pada GCSE Combined Science dan kimia SMA pengantar.
Untuk lebih banyak kegiatan kimia, lihat ide pelajaran kimia interaktif. Untuk rutinitas seperti kerja berpasangan dan demo proyektor, lihat cara memakai simulasi interaktif di kelas. Untuk menjalankan langkah 1–2 sebagai siklus Predict–Observe–Explain penuh, lihat Predict–Observe–Explain dengan simulasi.
Pertanyaan umum
Mengapa simulasi memakai kelvin?
Gerak partikel bergantung pada suhu mutlak, dan zat-zat di sini berubah wujud jauh di bawah 0 °C. Beri siswa aturan "kelvin = °C + 273". Perluasan kurva pemanasan memakai °C jika kelas Anda belum siap.
Mengapa partikel berada di dasar kotak?
Simulasi menambahkan sedikit gravitasi, sehingga zat cair mengendap seperti yang nyata. Gas tetap memenuhi seluruh wadah.
Bisakah siswa memakai ponsel?
Bisa. Siswa membuka tautan tanpa akun, dan penggeser, tombol, serta piston berfungsi di layar sentuh. Air memiliki komputasi terbanyak, jadi di ponsel lama simulasi bisa berjalan sedikit lebih lambat.