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Physik fĂźr alle

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www.olympe.at

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Lehrerheft 3. Klasse

Monyk, Kaiblinger

9 783902 779380 ISBN: 978-3-902779-38-0

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1 Vorwort

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Liebe Lehrer und Lehrerinnen!

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Das Lehrbuch„Physik für alle“ wurde so konzipiert, dass es den ganz besonderen Bedürfnissen des Faches Physik gerecht wird.

Schwierige Begriffe werden in diesem Lehrbuch im Fließtext orange hervorgehoben und in der Randspalte erklärt. Arbeitsaufgaben schaffen Querverbindungen, regen die Schüler/innen zu selbständigem Denken an und unterstützen den fächerübergreifenden Unterricht.

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Nach nahezu jedem Kapitel finden sich unter dem Motto „Nun geht's los – Aufgaben für schlaue Köpfe“ vielfältige Anregungen. Mit diesen sollen die Schüler/innen zur Selbsttätigkeit angeregt werden und ein tiefes Verständnis für die Physik als Naturwissenschaft entwickeln. Die Arbeitsaufgaben zeichnen sich durch eine leichte Handhabung aus. Sie sind überdies nach Schwierigkeitsgraden gekennzeichnet und ermöglichen so auch eine Differenzierung im Unterricht. Diese Arbeitsblätter können als Portfolio herausgetrennt werden und dienen der Dokumentation der Leistung der Schülerinnen und Schüler während des Schuljahres.

Nach den Hauptkapiteln im Buch finden sich unter dem Titel „Physik-Labor“ jeweils auf zwei Seiten Anregungen für Experimente, die die Schüler/innen mit einfachen Mitteln – auch zu Hause – durchführen können.

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Zusätzlich wird nach den Hauptkapiteln Interessantes und Spannendes aus dem jeweiligenThemengebiet in Form einer Zeitung präsentiert. Die Inhalte der„Physik-News“ zählen nicht zum Kernstoff, sollen aber das Interesse an der Physik fördern.

Im vorliegenden Lehrer/innenheft finden sich folgende Bausteine: eine Lehrstoffverteilung Angabe von Lernzielen Experimente, die vom Lehrer/von der Lehrerin durchzuführen sind. Viele davon können auch gemeinsam mit Schüler/innen im Unterricht zum Einsatz kommen.

Anleitungen für Experimente, die von Schüler/innen selbst – entweder alleine oder in Gruppen – l durchgeführt werden können, sind als Kopiervorlagen in diesem Lehrer/innenheft enthalten. eineVielzahl von direkt verwendbaren Arbeitsblättern l Vorgaben für schriftlicheWiederholungen inklusive der entsprechenden Lösungen l Lösungen für alle „Nun geht's los – Aufgaben für schlaue Köpfe“ aus dem Lehrbuch und aus l dem Lehrerbegleitheft l l l

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All dieses Zusatzmaterial ist in der Praxis erprobt und soll Ihnen die Unterrichtsplanung erleichtern!

Wir wünschen Ihnen und Ihren Schüler/innen viel Spaß mit diesem neuen Physikbuch.

Das AutorInnenteam

2 Lehrstoffverteilung 3. Klasse (7. Schulstufe)

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è Die jeweiligen Lernziele werden bei den einzelnen Kapiteln aufgelistet. è Die folgende Aufteilung kann in einer persönlichen Jahresplanung umgestellt werden. è Die jeweiligen Versuche und Experimente, die vom Lehrer/von de Lehrerin durchzuführen sind, finden sich unter

den jeweiligen Kapiteln in diesem Lehrerbegleitheft.

Eigene Projekte

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September

Schwerpunkte/ Erweiterungsbereich/ Fächerübergreifende Projekte

Kernstoff Atomphysik Kap. 1: Aufbau der Materie Kap. 2: Die Vielfalt der Stoffe

Aufbau der Materie Eigenschaften einzelner Elemente BU: Bedeutung einzelner Elemente für Lebensvorgänge (Spurenelemente) GS: Geschichte der Naturwissenschaften, geschichtliche Bedeutung einzelner Elemente GW: Vorkommen von Elementen Grundverständnis über das Wesen der Elektrizität Berufsbilder in Zusammenhang mit Elektrizität BU: Elektrizität im Tierreich; Umweltprobleme durch Batterien; Reizleitung durch elektrischen Strom GS: Biografien bedeutender Wissenschaftler; gesellschaftliche Aspekte der Elektrizität GW: Standorte von Kraftwerken WE: Herstellen von Experimentieranordnungen für Stromkreise

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Monat

Elektrizität Kap. 3: Was ist Elektrizität Kap. 4: Die elektrische Ladung – Elektrostatik Kap. 5: Der elektrische Strom Kap. 6: Der Stromkreis

November

Elektrizität Kap. 7: Kennzeichen des elektrischen Stroms Kap. 8: Das Ohmsche Gesetz Kap. 9: Leitung in ionisierter Luft Kap. 10: Stromrichtungen

Zusammenhänge zwischen elektrischen Größen unterschiedliche Stromkreise und ihre Anwendung, unterschiedliche Widerstände BS: Sicherheit beim Radfahren durch Beleuchtung (Dynamo) BU: Auswirkungen von Blitzschlägen; Augenschäden durch Lichtbogen GW: Blitze und Wetter, geografische Verteilung von Kraftwerken und Verbrauchern (Leitungsverluste) M: Formeln für die Berechnung von elektrischen Größen

Dezember

Elektrizität im täglichen Leben Kap. 11: Strom für Menschen Kap. 12: Wärme aus Strom Kap. 13: Licht aus Strom

Anwendung von Elektrizität Gewinn von Lebensqualität durch Elektrizität GW: Einsatz von Elektrizität in Landwirtschaft, Industrie und Verkehr M: Berechnung der Energieersparnis durch Einsatz von Energiesparlampen WE + EH: Elektrizität beim Kochen, Waschen und Bügeln

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Oktober

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Februar

Elektrizität im täglichen Leben Kap. 17: Gefahren des Stroms Kap. 18: Stromsparen und Umwelt

März

Wärme ist Energie Kap. 19: Wärme und Temperatur Kap. 20: Wärmeenergie und spezifische Wärme Kap. 21: Übergänge zwischen Aggregatzuständen

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Elektrizität im täglichen Leben Kap. 14: Kraft aus Strom Kap. 15: Der Wirkungsgrad elektrischer Geräte Kap. 16: Elektrische Installationen und Schutzmaßnahmen

Eigene Projekte

effizienter Einsatz elektrischer Energie Bewegung aus elektrischem Strom BU: Wirkungsgrade biologischer Prozesse; Auswirkung des Stroms auf den Organismus; Reduzieren der Umweltbelastung durch Verzicht auf fossile Energieträger GS: Einfluss der Elektrizität auf die Entwicklung der Gesellschaft GW: Einsatz elektrischer Maschinen in der Wirtschaft M: Berechnung von Wirkungsgraden WE: elektrische Werkzeuge; Sicherheitsmaßnahmen beim Umgang mit Elektrizität Verantwortungsvoller Umgang mit Elektrizität Verantwortung des Einzelnen für den richtigen Umgang mit Elektrizität BU: Erste Hilfe bei Stromunfällen; Einfluss auf Ökosysteme durch die Errichtung von elektrischen Anlagen wie Kraftwerken oder Schiliften D: Thematisieren von Mutproben mit elektrischen Anlagen GW: Geldersparnis durch Stromsparmaßnahmen; energieeffiziente Geräte; umweltbewusstes Einkaufen; Einfluss auf das Landschaftsbild durch Hochspannungsleitungen, Schilifte etc.

M: Berechnung der Stromersparnis WE: Sicherheitsmaßnahmen, Demonstration schadhafter elektrischer Geräte Natur der Wärme Bedeutung der Aggregatzustände und deren Übergänge BU: Bedeutung der Temperatur für die Natur; Energieumwandung im Körper; Energiegehalt von Nahrungsmitteln und ausgewogene Ernährung; Verdunstungskälte zur Regulierung der Körpertemperatur; Frostverwitterung; Gefahren beim Betreten zugefrorener Gewässer; Bedeutung der Anomalie des Wassers für Tiere in Gewässern; Strategien von Lebewesen im Umgang mit extremen Temperaturen EH: Übergänge zwischen Aggregatzuständen beim Einfrieren/Auftauen und beim Kochen; Druckkochtopf; Trocknen feuchter Wäsche GW: Bedeutung des Wassers für Wetter und Klima; Frostschäden in der Landwirtschaft; Gefahren im Straßenverkehr durch Glatteisbildung; Zufrieren von Gewässern und Eisberge als Gefahr für die Schifffahrt; Gletscher und Baumgrenze, Lawinen; Klimazonen; Klimawandel M: Umrechnung von Kalorien und Joule; Berechnung der täglichen Nahrungsaufnahme

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Jänner

Schwerpunkte/ Erweiterungsbereich/ Fächerübergreifende Projekte

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Kernstoff

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Monat

4 Schwerpunkte/ Erweiterungsbereich/ Fächerübergreifende Projekte

Kernstoff Wärme ist Energie Kap. 22: Wärme breitet sich aus Kap. 23: Wärme im Wohnraum Kap. 24: Wärme und Kälte

Mai

Wärme ist Energie/ Wärme auf der Erde Kap. 25: Wärme in der Technik Kap. 26: Wärme ist Leben Kap. 27: Wärmespender Sonne

Juni

Wärme auf der Erde Kap. 28: Wettererscheinungen auf der Erde Kap. 29: Das Klima und seine Veränderung Kap. 30: Umweltschutz ist Klimaschutz

Transport von Wärmeenergie Niedrigenergie- und Passivhäuser BO: Berufe in Zusammenhang mit Heizungund Klimatechnik BU: Strategien gegen den Wärmeverlust im Tierreich; Schatten als Schutz vor Wärmestrahlung EH: Bedeutung der Kühlung von Lebensmitteln GW: Wärmeschutz in der Bauwirtschaft; Einsatz des richtigen Bau- und Heizmaterials; Erdwärme und Wärmepumpen als Heizung M: Berechnung von Heizkosten WE: Textilfasern als Wärmeschutz; Kleidung als Schutz vor Kälte

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April

Eigene Projekte

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Monat

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Bedeutung von Wärme für Technik und Leben Alternativenergie BU: Bedeutung der Sonnenenergie für das Leben; Wärmeregulierung bei Lebewesen; Wärmeerzeugung in Organismen EH: Saisonales Obst und Gemüse GS: Dampfmaschine und industrielle Revolution; Entwicklung des Energiewesens; Entwicklung von Verkehrsmitteln GW: Bedeutung von Verkehrsmitteln; berühmte Eisenbahnstrecken (Semmeringbahn, Transsibirische Eisenbahn, …); Bedeutung der Strahltriebwerke für die Luftfahrt; Zunahme des Individualverkehrs; Maßnahmen wie Car-Sharing; Jahreszeiten; Klimazonen; Glashäuer zur Versorgung mit Lebensmitteln im Winter M: Berechnung des Treibstoffverbrauchs von Fahrzeugen; Wirtschaftlichkeitsberechnung eigener PKW/Car-Sharing

Wetter und Klima Umweltschutz ist Klimaschutz BU: ökologische Einflüsse durch Wetter, Klima und deren Veränderung; Bedeutung von Niederschlägen; Lebewesen, die lokal das Klima beeinflussen; Ozonloch und dessen Auswirkungen; Biomüll und Kompostierung EH: Wassersparen im Haushalt und im Garten; Einsatz von Haushaltschemikalien; Verwendung von lokalem Obst und Gemüse GS: Einfluss von Klimaveränderungen auf die Geschichte (Eiszeiten, Trockenperioden, etc.)

GW: Wettersysteme und Wettervorhersage, CO2-Emissionen beim Transport von Lebensmitteln; Einflüsse von Vulkanausbrüchen auf Wetter und Wirtschaft; Auswirkungen auf den Tourismus; Hochwasser und Überflutungen; Einkauf von Waren mit kurzen Transportwegen; Müllvermeidung und -entsorgung; Wasserverschmutzung durch Industrie und Verkehr

5 ATOMPHYSIK (Kapitel 1 – 2)

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1. LERNZIELE:

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Die Schüler und Schülerinnen sollen: è das Atom als kleinsten Baustein der Materie kennen, è den Aufbau von Atomen aus Kern und Elektronenhülle verstehen, è die elektrische Kraft als Bindungskraft zwischen Kern und Hülle erkennen, è den Aufbau des Kerns aus Protonen und Neutronen kennen, è die Kernkraft als Bindungskraft zwischen Protonen und Neutronen erkennen, è den unterschiedlichen Aufbau des Atomkerns als Unterschied zwischen den Elementen erkennen, è die Ordnung der Elemente im Periodensystem sowie die im Periodensystem angegebenen Daten verstehen, è typische Eigenschaften von Elementen anhand ihrer Stellung im Periodensystem erkennen, è die Natur von chemischen Bindungen verstehen, è die wesentlichen Arten von chemischen Bindungen kennen.

VERSCHIEDENE ELEMENTE

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2. HANDLUNGSORIENTIERTER UNTERRICHT (Versuchsanleitungen, Ideen für Rollenspiele usw.):

Material: Gegenstände aus verschiedenen Reinelementen (soweit vorhanden): z. B.: Eisen, Schwefel, Aluminium, Grafit, Kupfer, Silber, Gold Anleitung: Der Lehrer/die Lehrerin zeigt die Gegenstände einzeln der Klasse. Anschließend werden verschiedene Eigenschaften der Materialien untersucht wie Farbe, Glanz, Geruch, elektrische Leitfähigkeit, Verformbarkeit, Sprödigkeit, etc. Damit sollen die unterschiedlichen Eigenschaften der Elemente demonstriert werden.

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ROLLENSPIEL: DIE ELEMENTE DES PERIODENSYSTEMS Material Papier `* Kiste * Kartontafeln * Stifte * Schnur * Internet

Anleitung: Der Lehrer/die Lehrerin schreibt die Namen der ersten 18 Elemente des Periodensystems auf Zettel, faltet sie zusammen und gibt sie in die Kiste. Sollten mehr als 18 Schüler und Schülerinnen in der Klasse sein, so werden für jede/n weiteren Schüler/in leere Zettel dazugegeben. Jede/r Schüler/in zieht einen Zettel.

Die 18 Schüler/innen, die Zettel mit Elementnamen gezogen haben, recherchieren im Internet bestimmte Eigenschaften „ihres“ Elements. Dabei sollen vor allem die folgenden Punkte beachtet werden: Ordnungszahl, wissenschaftlicher Name, Aggregatzustand bei Raumtemperatur, Farbe, spezifisches Gewicht, sonstige typische Eigenschaften. Sie schreiben diese Informationen auf jeweils eine Kartontafel und hängen sich diese mit Schnur um den Hals, sodass die Tafel auf der Brust zu lesen ist.

Die Schüler/innen, die einen leeren Zettel gezogen haben, informieren sich ganz allgemein über die Elemente der ersten 3 Perioden des Periodensystems.

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Sobald alle 18 Schüler/innen mit ihren Tafeln ausgerüstet sind, ordnen die anderen Schüler/innen diese entsprechend dem Periodensystem an.

Arbeitsblatt 1 / Kopiervorlage Name:

Atomphysik Datum:

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Elemente und ihre Eigenschaften

Elementname

Symbol

Wasserstoff

Elementname

N

Chlor

O

Phosphor

Symbol

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Quecksilber Silber

Au

C

Pb Mg

Mangan

Zn

Eisen

S

Kalium

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Zinn

Silizium

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Ergänze in dieserTabelle die fehlenden Symbole oder Namen der Elemente!Tipp:Wenn du nicht weiterweißt, sieh im Periodensystem am Ende deines Lehrbuches nach.

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Hier siehst du die Symbole mehrerer Elemente. Ergänze die fehlenden Informationen, indem du sie hinschreibst oder richtig ankreuzt!

SiName: fest Metall

Ordnungszahl: gasförmig

fest

flüssig

gasförmig

Halbmetall

Nichtmetall

Metall

Halbmetall

Nichtmetall

Ordnungszahl:

HgName:

Ordnungszahl:

flüssig

gasförmig

fest

flüssig

gasförmig

Halbmetall

Nichtmetall

Metall

Halbmetall

Nichtmetall

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Metall

Ordnungszahl:

flüssig

BrName: fest

B Name:

ArName:

Ordnungszahl:

ClName:

Ordnungszahl:

fest

flüssig

gasförmig

fest

flüssig

gasförmig

Metall

Halbmetall

Nichtmetall

Metall

Halbmetall

Nichtmetall

Wie hängt die Ordnungszahl mit der Anzahl der Hüllenelektronen zusammen?

© Olympe Verlag

Atomphysik Datum:

Wiederholung Name:

1) Ordne die Elementnamen und die Symbole mit Pfeilen richtig zu!

Stickstoff Kohlenstoff Chlor 2) Fülle die Lücken!

C

O

H

N

Wiederholung

Wird nicht angezeigt

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Sauerstoff

Cl

5/

Ve

Wasserstoff

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7

9/

Das Atom ist aus _______________ und _______________ aufgebaut. In der Hülle befinden sich ___________________, sie sind ________________ geladen. Der Kern besteht aus ____ Teilchenarten: den ________________ und den _________________. Das ___________________ ist

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_______________ geladen, während das andere elektrisch neutral ist.

1/

4) Wie nennt man die Zeilen im Periodensystem?

1/

5) Schreibe die richtigen Nummern zu den Abbildungen!

3/

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3) Wie nennt man die Spalten im Periodensystem?

© Olympe Verlag

18 – 19: 16 – 17: 13 – 15: 10 – 12: unter 10:

1: Elektronenpaarbindung 2: Ionenbindung 3: metallische Bindung

Du bist Physikmeister/Physikmeisterin.

Du hast dir viel gemerkt.

Du weißt schon einiges.

Du solltest noch viel üben!

Du solltest diese Kapitel im Buch noch einmal lesen!

8 Lösungen Buch S. 6 – 7

K. 1/S. 7/1

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Das Elektron: Es ist das leichteste … * Das Proton: Es ist das positiv geladene … * Das Neutron: Es hat keine ...

Links: Zwischen zwei Protonen ist die Abstoßung größer als die Anziehung. * rechts: Befindet sich ein Neutron zwischen den Protonen, wird die Abstoßung durch den größeren Abstand geringer. Die Anziehung zwischen den Teilchen ist gleich groß

K. 1/S. 7/2

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K. 1/S. 8/3

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Jedes Atom besteht aus einem Atomkern und einer Atomhülle. In der Hülle des Heliums befindet sich ein Elektron, während Wasserstoff zwei Elektronen hat. Die in der Hülle des Heliums enthaltene negative Ladung ist also doppelt so groß. Jeder Kern enthält geladene Protonen und ungeladene Neutronen. Je mehr Protonen sich in der Hülle befinden, desto weniger Elektronen befinden sich im Kern. Die Anzahl der positiv geladenen Protonen im Kern legt fest, wie viele Elektronen in der Hülle vorhanden sind.

Richtig: In der Hülle des Wasserstoffs befindet sich ein Elektron, während Helium zwei Elektronen hat.

Je mehr Protonen sich in der Hülle befinden, desto mehr Elektronen befinden sich im Kern.

Lösungen

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K. 1/S. 8/4

werden nicht angezeigt

K.2/S. 10 (Seitenspalte) K.2/S. 11 (Seitenspalte) K.2/S. 13/1

Das schwerste bekannte Element hat die Ordnungszahl 118.

Das Wort„Comm“ ist falsch geschrieben, es müsste„komm“ heißen.

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Sauerstoff

K.2/S. 13/2 K.2/S. 14/3 K.2/S. 14/3

Chlor

Natrium

Magnesium

Lithium Kohlenstoff Fluor Schwefel individuelle Lösung Gold: Au * Silber: Ag * Blei: Pb * Eisen: Fe * Sauerstoff: O * Zinn: Sn 1. Periode: H, He * Liebe Berta, Bitte Comm Nicht Ohne Frische Nelken * Lanthanoide * Gruppen * Actinoide * Aluminium: 3. Periode * Fluor: 2. Periode * Nichtmetalle: C, N, O, P, S * metallischer Glanz, Wärmeleitfähigkeit, Verformbarkeit, elektrische Leitfähigkeit * elektrische Leitfähigkeit

9 Lösungen Lehrer/innenheft S. 6 – 7 Links von oben nach unten: Wasserstoff: H * Stickstoff: N * Sauerstoff: O * Quecksilber: Hg * Silber: Ag * Gold: Au * Zinn: Sn * Zink: Zn * Schwefel: S * Silizium: Si * Rechts von oben nach unten: Kohlenstoff: C * Chlor: Cl * Phosphor: P * Blei: Pb * Magnesium: Mg * Mangan: Mn * Fluor: F * Eisen: Fe * Kalium: K * Kalzium: Ca Si: Silizium, OZ 14, fest, Halbmetall B: Bor, OZ: 5, fest, Halbmetall Br: Brom, OZ 35, flüssig, Nichtmetall Hg: Quecksilber, OZ: 80, flüssig, Metall Ar: Argon, OZ 18, gasförmig, Nichtmetall Cl: Chlor, OZ 17, gasförmig, Nichtmetall Die Anzahl der Hüllenelektronen ist gleich groß wie die Ordnungszahl.

1.

Ve

Wiederholung

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AB 1

2. Das Atom ist aus Kern und Hülle aufgebaut. In der Hülle befinden sich Elektronen, sie sind negativ geladen. Der Kern ist aus 2 Teilchenarten aufgebaut: den Protonen und den Neutronen. Das Proton ist positiv geladen, während das andere elektrisch neutral ist.

3. Gruppen 4. Perioden 5.

Lösungen

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1

werden nicht angezeigt

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2

3

10 ELEKTRIZITÄT (Kapitel 3 – 10)

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1. LERNZIELE:

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Die Schüler und Schülerinnen sollen: è die unterschiedlichen Arten der Stromerzeugung kennen, è wissen, wofür Elektrizität eingesetzt wird, è die Elektronen als Ladungsträger kennen, è das Wesen der abstoßenden und anziehenden Kräfte zwischen Ladungen erfassen, è wissen, wie elektrische Ladungen gemessen werden und was deren Einheit ist, è den Faradayschen Käfig als Schutz vor Blitzüberschlägen kennen, è den Unterschied zwischen elektrischem Leiter und Nichtleiter kennen, è die Wirkung von Elektrolyten und die Bedeutung von Ionen beschreiben können, è das galvanische Element und Batterien als Gleichstromquellen kennen, è die Elektrolyse als Trennverfahren kennen, è einfache Stromkreise selbstständig aufbauen können, è Schaltskizzen und deren Symbole kennen und anwenden können, è den Unterschied zwischen Serien- und Parallelschaltung kennen, è Spannung, Stromstärke und Widerstand sowie deren Symbole, Einheiten und Messverfahren kennen und anwenden können, è wissen, wovon der elektrische Widerstand abhängt und welche Arten von Widerständen es gibt, è ein Multimeter in Experimenten einsetzen lernen, è das Ohmsche Gesetz kennen und anwenden können, è die elektrische Leistung berechnen können, è die Elektrische Arbeit als Energieform erkennen, è ionisierte Luft als Leiter verstehen, è von den Ursachen für Blitze in Gewittern erfahren, è den Unterschied zwischen den Stromrichtungen sowie zwischen Gleich- und Wechselstrom kennen.

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2. HANDLUNGSORIENTIERTER UNTERRICHT / VERSUCHSANLEITUNGEN FÜR LEHRER/INNEN:

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ACHTUNG BEIM UMGANG MIT VOLTMETER UND AMPEREMETER! Das Voltmeter muss immer parallel zu jenem Gerät (z. B. Lämpchen) geschaltet werden, an dem die Spannung gemessen werden soll. Weiters muss darauf geachtet werden, dass die Einstellung auf dem Voltmeter (Gleich- oder Wechselstrom) der Stromquelle entspricht. Zunächst muss der größtmögliche Messbereich gewählt werden, dann wird sukzessive der Messbereich verkleinert, bis am Gerät ein brauchbarer Messwert zu sehen ist.

Tipp zum Messaufbau: Die Schülerinnen und Schüler sollen zunächst den Stromkreis ohne Messgerät aufbauen. Sobald dieser das gewünschte Ergebnis liefert, werden die beiden Anschlussstecker des Voltmeters auf die beiden Stecker im Stromkreis dazugesteckt, zwischen denen die Spannung gemessen werden soll.

Das Amperemeter muss im Stromkreis immer in Serie geschaltet werden. Auch beim Amperemeter muss zunächst der größtmögliche Messbereich gewählt werden, der dann schrittweise verkleinert wird.

Tipp zum Messaufbau: Die Schülerinnen und Schüler sollen zunächst den Stromkreis ohne Messgerät aufbauen. Sobald dieser das gewünschte Ergebnis liefert, wird die Stromquelle abgeschaltet und der Stromkreis an der Stelle, an der gemessen werden soll, unterbrochen. An dieser Stelle wird das Amperemeter mit den beiden Anschlüssen, an denen der Stromkreis unterbrochen worden ist, verbunden.

WICHTIG: Bei Experimenten mit elektrischem Strom muss die Stromquelle jedes Mal entfernt bzw. abgeschaltet werden, bevor eine Veränderung am Versuchsaufbau vorgenommen wird.

11 DAS ELEKTROMETER (ELEKTROSKOP MIT SKALA)

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Material: Elektrometer * Kunststoffstab * Glasstab * Wolltuch

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Anleitung: Zunächst wird der Glasstab durch Reibung am Wolltuch positiv aufgeladen. Durch Berühren des Metallknopfes des Elektrometers mit dem Glasstab kann diese Ladung sichtbar gemacht werden. Anschließend wird der Kunststoffstab am Wolltuch gerieben und neuerlich damit der Metallknopf berührt.

Was geschieht?

Der Zeiger des Elektrometers geht zurück (je nach Stärke der Ladung kann er auch auf die negative Seite der Skala ausschlagen).

Schlussfolgerung: Die beiden Stoffe laden sich durch Reibung am Wolltuch ungleichnamig auf. Die zunächst aufgebrachte positive Ladung wird durch die anschließende negative Ladung kompensiert.

Material: Elektrometer * Kunststoffstab * Wolltuch

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LADUNG UM LADUNG

Anleitung: Der Kunststoffstab wird durch Reiben am Wolltuch aufgeladen. Danach berührt man den Metallknopf des Elektrometers. Am Zeiger des Elektrometers kann abgelesen werden, wie stark dieses aufgeladen wird. Anschließend reibt man den Kunststoffstab erneut am Wolltuch und berührt wieder den Metallknopf.

Was geschieht?

Der Zeiger des Elektrometers bewegt sich noch weiter.

Schlussfolgerung: Durch das erneute Berühren des Metallknopfs wird eine zusätzlich Ladung aufgebracht. Die Gesamtladung des Elektrometers erhöht sich dadurch.

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Varianten: Dieses Experiment kann auch mit einem Glasstab durchgeführt werden. Dadurch bewegt sich der Zeiger des Elektrometers in die andere Richtung.

Anmerkung zum Experiment „Der Kurzschluss“ (Versuchsanleitungen 6) Die direkte Verbindung zwischen den beiden Polen einer Stromquelle, wie sie durch die Stricknadel hergestellt wird, nennt man Kurzschluss.

ACHTUNG: Die beiden Isolierklemmen dürfen nur kurz berührt werden, da sonst das Netzgerät überlastet werden könnte.

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Anmerkung zu Experimenten zu Spannung, Stromstärke und Widerstand Zum Veranschaulichen des Ohmschen Gesetzes gibt es zahlreiche Experimente, die mit Hilfe verschiedener Experimentierkästen durchgeführt werden können. Dazu gibt es zu den Experimentierkästen spezielle auf das vorhandene Material abgestimmte Experimentieranleitungen.

Versuchsanleitungen 1 / Kopiervorlage Name:

Elektrizität Datum:

Der rotierende Löffel

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Du brauchst: Kunststoffstab * Holzlöffel * Uhrglas *Wolltuch (Pullover)

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Anleitung: ¬ Lege den Holzlöffel so auf das umgedrehte Uhrglas, sodass er sich frei drehen kann! ¬ Reibe den Kunststoffstab am Wolltuch und bringe ihn dann in die Nähe des drehbar gelagerten Löffels!

Deine Schlussfolgerung:

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Was beobachtest du?

Elektrisch gekoppelte Pendel

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Du brauchst: 2 Kochlöffel aus Kunststoff mit einem Loch am Ende (alternativ: 2 Kunststofflineale) * 2 dünne Holzstäbe *Wolltuch (Pullover) * schweres Buch Anleitung: ¬ Lege die beiden Holzstäbe nebeneinander auf die Kante eines Tisches und beschwere sie am Ende mit dem Buch! ¬ Hänge beide Kochlöffel an die Holzstäbe! ¬ Versetze einen der beiden Kochlöffel in Schwingung!

Was beobachtest du?

¬

Reibe einen der beiden Kochlöffel am Wolltuch, hänge ihn wieder auf den Holzstab und versetze ihn erneut in Schwingung! ACHTUNG: Berühre den Kochlöffel nicht mit den Fingern, sondern ergreife ihn mit demWolltuch!

Oly

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Elektrizität Datum:

Papierschnitzeltanz

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Versuchsanleitungen 2 / Kopiervorlage Name:

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Du brauchst: Seidenpapier * Seidentuch * Glasplatte (nicht zu dünn) * 2 Holzklötze Anleitung: ¬ Zerreiße das Seidenpapier in kleine Stücke und lege diese auf denTisch! ¬ Stelle die beiden Holzklötze auf beiden Seiten neben die Papierschnitzel und lege die Glasplatte darüber! ¬ Reibe mit dem Seidentuch an der Oberseite der Glasplatte!

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Deine Schlussfolgerung:

Ve

Was beobachtest du?

Entladung

Du brauchst: Elektroskop (wie du es selbst bauen kannst, erfährst du im Lehrbuch auf S. 54) * Styroporstab * Wolltuch * Kunststofflöffel * Metalllöffel Anleitung: ¬ Reibe den Styroporstab durch Reiben am Wolltuch auf! ¬ Berühre damit das Elektroskop!

Was beobachtest du?

¬

Berühre jetzt den Anschluss des Elektroskops mit dem Kunststofflöffel!

Oly

Was beobachtest du? ¬

Nun berühre den Anschluss des Elektroskops mit dem Metalllöffel!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Versuchsanleitungen 3 / Kopiervorlage Name:

Elektrizität Datum:

Geladene Seide

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Du brauchst: Elektroskop * Glasstab * Seidentuch

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Anleitung: ¬ Reibe zuerst den Glasstab am Seidentuch! ¬ Dann halte eine Ecke des Seidentuchs an den Anschluss des Elektroskops!

Was beobachtest du?

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Deine Schlussfolgerung:

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Die Elektronenfalle

Du brauchst: 2 Elektroskope *Wolltuch * Glasstab * Hartgummistab * Metallstab Anleitung: ¬ Reibe zunächst den Glasstab am Wolltuch! ¬ Lade damit das eine Elektroskop auf! ¬ Anschließend reibe den Hartgummistab am Wolltuch! ¬ Nun lade mit dem Hartgummistab das andere Elektroskop! Achte darauf, dass die Metallstreifen etwa gleich stark gespreizt werden! ¬ Zum Schluss verbinde die beiden Elektroskope mit dem Metallstab!

Was beobachtest du?

Oly

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Elektrizität Datum:

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Versuchsanleitungen 4 / Kopiervorlage Name:

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Das leuchtende Lämpchen

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Du brauchst: Spannungsquelle (Flachbatterie) * Lämpchen mit Fassung * 2 Krokoklemmen * 2 Kabel

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Anleitung: ¬ Befestige an jedem Kabel jeweils eine Krokoklemme! ¬ Verbinde die einzelnen Bauteile so miteinander, dass das Lämpchen leuchtet! ¬ Zeichne zum Schluss im Kästchen daneben deine Schaltskizze!

Einfacher elektrischer Stromkreis

Du brauchst: Spannungsquelle (Flachbatterie) * Lämpchen mit Fassung * 2 Krokoklemmen * 2 Kabel * Schalter Anleitung: ¬ Baue einen elektrischen Schaltkreis auf, wie er in der Skizze beschrieben ist! Lasse dabei zunächst den Schalter noch geöffnet! ¬ Dann schließe den Schalter!

Was beobachtest du?

Oly

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Versuchsanleitungen 5 / Kopiervorlage Name:

Elektrizität Datum:

Die Serienschaltung

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Du brauchst: 3 Lämpchen mit Fassung * Spannungsquelle * 6 Kabel * Schalter

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Anleitung: ¬ Baue die Serienschaltung so wie in der nebenstehenden Schaltskizze auf! Lasse dabei den Schalter noch geöffnet! ¬ Dann schließe den Schalter!

Was beobachtest du?

Drehe nun eines der Lämpchen aus der Fassung!

Was beobachtest du? ¬

Ve

¬

Entferne zum Schlss die leere Fassung und schließe den Stromkreis!

Was beobachtest du?

mp e

Deine Schlussfolgerung:

Die Parallelschaltung

Du brauchst: 3 Lämpchen mit Fassung * Spannungsquelle * 7 Kabel * Schalter

Anleitung: ¬ Baue die Parallelschaltung so wie in der nebenstehenden Schaltskizze auf! Lasse dabei den Schalter noch geöffnet! ¬ Dann schließe den Schalter!

Was beobachtest du?

Drehe nun eines der Lämpchen aus der Fassung!

Oly

¬

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Elektrizität Datum:

Der Kurzschluss

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Versuchsanleitungen 6 / Kopiervorlage Name:

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Anleitung: ¬ Verbinde zuerst die beiden Isolierklemmen mit den beiden Polen des Netzgeräts! ¬ Dann verbinde die beiden Isolierklemmen mit den Anschlüssen der Fassung des Lämpchens! ¬ Zum Schluss schalte das Netzgerät ein!

¬

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Was beobachtest du?

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Du brauchst: Netzgerät (Einstellung: Gleichstrom, 4,5 V) * 2 Isolierklemmen * 4 Kabel * Lämpchen mit Fassung * Stricknadel aus Metall (Metallstab, Draht)

Nimm nun die Stricknadel und berühre damit gleichzeitig kurz die beiden Isolierklemmen!

Was beobachtest du?

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Deine Schlussfolgerung:

Erhöhte Spannung

Du brauchst: 2 Flachbatterien * 4 Krokoklemmen * Lämpchen mit Fassung * 3 Kabel Anleitung: ¬ Die Anschlüsse eines Lämpchens werden zunächst mit einer Flachbatterie verbunden!

Oly

Was beobachtest du?

Anleitung: ¬ Schalte nun die zweite Flachbatterie in Serie zur ersten Batterie!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Versuchsanleitungen 7 / Kopiervorlage Name:

Elektrizität Datum:

Miss die Spannung

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Du brauchst: Netzgerät *Voltmeter * Lämpchen mit Fassung * 4 Kabel

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Anleitung: ¬ Bringe zunächst das Lämpchen zum Leuchten, indem du es mit den beiden Anschlüssen der Stromquelle verbindest! ¬ Schalte dann das Netzgerät ab und bringe das Voltmeter so in den Stromkreis, wie es in der Schaltskizze dargestellt ist! ¬ Schalte zum Schluss das Netzgerät wieder ein!

Deine Schlussfolgerung:

Ve

Was beobachtest du?

Miss die Stromstärke

Du brauchst: Netzgerät * Amperemeter * 2 Lämpchen mit Fassung * 4 Kabel

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A

B A

mp e

Anleitung: ¬ Schalte die Lämpchen in Serie, bringe sie dann zum Leuchten und schalte das Netzgerät wieder ab! ¬ Bringe anschließend das Amperemeter so in den Stromkreis, dass es sich zwischen Netzgerät und dem ersten Lämpchen befindet (A)! ¬ Nun schalte das Netzgerät wieder ein!

Was beobachtest du? ¬

Jetzt ändere den Aufbau, indem du das Amperemeter zwischen die beiden Lämpchen bringst (B)!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

Der elektrische Widerstand

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Du brauchst: Netzgerät * Amperemeter * unterschiedliche Lämpchen mit Fassung * 3 Kabel Anleitung: ¬ Baue einen Stromkreis mit Amperemeter und einem Lämpchen auf! ¬ Miss dann die Stromstärke und notiere sie! ¬ Baue nacheinander die anderen Lämpchen in den Stromkreis ein, wobei du jedes Mal die Stromstärke misst und notierst!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Elektrizität Datum:

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Versuchsanleitungen 8 / Kopiervorlage Name:

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Material und Widerstand

rla

Du brauchst: Drähte aus unterschiedlichen Metallen (Eisen, Kupfer, Aluminium, Konstantan), jeweils gleich lang und mit gleichem Querschnitt * Netzgerät * Amperemeter * 2 Isolierklemmen * Lämpchen mit Fassung * 4 Kabel Anleitung: ¬ Baue einen Stromkreis auf, wie er in der Skizze dargestellt ist! ¬ Verbinde die beiden Isolierklemmen der Reihe nach mit den unterschiedlichen Drähten und miss jeweils die Stromstärke!

ACHTUNG: Die Einstellungen am Netzgerät und am Amperemeter müssen dabei gleich bleiben.

Deine Schlussfolgerung:

Ve

Was beobachtest du?

mp e

Querschnitt und Widerstand Du brauchst: 2 Drähte aus Konstantan mit gleicher Länge aber unterschiedlichem Querschnitt (z. B. 0,1 und 0,2 mm) * Netzgerät * Amperemeter * 2 Isolierklemmen * Lämpchen mit Fassung * 4 Kabel Anleitung: ¬ Baue einen Stromkreis auf, wie er in der Skizze oben dargestellt ist! ¬ Verbinde die Isolierklemmen der Reihe nach mit den unterschiedlichen Drähten und miss jeweils die Stromstärke! ACHTUNG: Die Einstellungen am Netzgerät und am Amperemeter müssen immer gleich bleiben.

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

Oly

Drahtlänge und Widerstand

Du brauchst: mehrere Drähte aus Konstantan mit gleichem Querschnitt aber mit unterschiedlicher Länge * Netzgerät * Amperemeter * 2 Isolierklemmen * Lämpchen mit Fassung * 4 Kabel Anleitung: ¬ Baue einen Stromkreis auf, wie er in der Skizze oben dargestellt ist! ¬ Verbinde die Isolierklemmen der Reihe nach mit den unterschiedlichen Drähten und miss jeweils die Stromstärke! ACHTUNG: Die Einstellungen am Netzgerät und am Amperemeter müssen dabei gleich bleiben.

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Versuchsanleitungen 9 / Kopiervorlage Name:

Elektrizität Datum:

g

20

Widerstand und Temperatur

rla

Du brauchst: Eisendraht * Bleistift * Netzgerät * Amperemeter * 2 Isolierklemmen * Lämpchen mit Fassung * 3 Kabel * Bunsenbrenner

Was beobachtest du?

mp e

Deine Schlussfolgerung:

Ve

Anleitung: ¬ Wickle den Draht mehrmals um den Bleistift und ziehe dann den Bleistift heraus! ¬ Baue nun einen Stromkreis auf, wie er in der Skizze dargestellt ist und befestige den gewickelten Draht zwischen den Isolierklemmen! ¬ Zum Schluss schalte das Netzgerät ein und erwärme den Draht mit dem Bunsenbrenner! Beobachte dabei die Anzeige am Amperemeter!

Gedämpftes Licht

Du brauchst: Netzgerät * Schiebewiderstand * Lämpchen mit Fassung * 3 Kabel Anleitung: ¬ Baue einen Stromkreis so auf, wie er in der Skizze dargestellt ist! ¬ Dann bewege den Schieber am Schieberwiderstand hin und her und betrachte dabei das Lämpchen!!

Oly

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Schiebewiderstand

Elektrizität Datum:

g

Versuchsanleitungen 10 / Kopiervorlage Name:

21

Stromstärke und Spannung

V

rla

Du brauchst: regelbares Netzgerät * Amperemeter * Voltmeter * Konstantandraht * 2 Isolierklemmen * 5 Kabel Anleitung: ¬ Baue einen Stromkreis so auf, wie er in der Skizze dargestellt ist! ¬ Stelle nun das Netzgerät auf die geringste Spannung ein! Erhöhe dann schrittweise die Spannung und notiere die Anzeigen auf dem Volt- und dem Amperemeter!

Deine Schlussfolgerung:

A

Ve

Was beobachtest du?

mp e

Der Blitzableiter

Du brauchst:Wollpullover * Stück Styropor * Glas * Kuchenschaufel aus Metall Anleitung: ¬ Leg die Kuchenschaufel auf das Glas! ¬ Zieh den Pullover an und reibe das Stück Styropor daran! ¬ Lege nun das Styropor auf die Kuchenschaufel, ohne dabei die Kuchenschaufel mit der Hand zu berühren! ¬ Zum Schluss verdunkle den Raum und nähere deinen Finger langsam dem Griff der Kuchenschaufel!

Oly

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Arbeitsblatt 1 / Kopiervorlage Name:

Elektrizität Datum:

g

22

Stromerzeugung

rla

Diese kurzen Texte beschreiben jeweils eine Möglichkeit der Stromerzeugung. Ordne die Buchstaben bei den Texten und den Bildern den richtigen Begriffen in der Tabelle zu! Du erhältst aber erst dann das Lösungswort, wenn du jeweils den vorherigen Buchstaben des Alphabets einsetzt!

L

(F) Durch das Verbrennen von Kohle, Öl oder Gas wird Wasser verdampft. Der Dampf treibt eineTurbine an.

Ve

U

(U) Die Bewegungsenergie von Luft versetzt ein Windrad in Bewegung, das wiederum einen Generator antreibt.

O

(F) Ein Magnet dreht sich in einem

(P)

Die Bewegungsenergie von strömendem Wasser wird in elektrische Energie umgewandelt.

F

mp e

gebogenen Eisenstück, um den ein Draht gewickelt ist.

(F) Die Sonnenstrahlung wird durch Spiegel auf einen einzigen Punkt gelenkt.

Dort wird es sehr heiß.

(J) Beim Zerfall radioaktiver Stoffe entstehtWärme, die in elektrische Energie umgewandelt wird.

M

(M) Diese Stromquelle besteht aus zwei

S

unterschiedlichen Metallen und einem Elektrolyt.

Text Bild

F) Die Energie, die in der Strahlung der Sonne enthalten ist, wird direkt in elektrische Energie umgewandelt.

Kalorisches Kraftwerk

Oly

Photovoltaikkraftwerk Windkraftwerk

Wasserkraftwerk

S

O

Dynamo

Galvanisches Element Atomkraftwerk

Sonnenwärmekraftwerk

Lösungswort:

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

© Olympe Verlag

Elektrizität Datum:

g

Arbeitsblatt 2 / Kopiervorlage Name:

23

Das Ohmsche Gesetz

rla

Lies zuerst immer die Angabe, dann beantworte die Fragen!

a) In einem Stromkreis, in dem sich ein Lämpchen befindet, misst du eine Spannung von 10 V. Die Stromstärke beträgt 0,5 A. Ω

Wie hoch ist derWiderstand des Lämpchens?

Wie groß ist seine Leistung?

W

Wie hoch ist die Stromstärke?

A

Ve

b) Die Farbringe auf einem Widerstand geben an, dass dieser einen elektrischen Widerstand von 100 Ohm hat. Er befindet sich in einem Stromkreis mit einer Spannung von 24V.

c) In einer Serienschaltung befinden sich mehrere Lämpchen hintereinander. Die Stromstärke im Stromkreis beträgt 2 A. Du weißt, dass eines der Lämpchen einen Innenwiderstand von 0,25 Ohm hat.

Wie hoch ist die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Lämpchens? d) Betrachte diese Schaltskizze!

A

mp e

Wie groß ist der Gesamtwiderstand der beiden in Serie geschalteten Widerstände? Ω

0,3 A

V

10 Ω

V

30 Ω

12 V

V

Welche Spannung misst du am 10Ω-Widerstand?

V Welche Spannung misst du am 30Ω-Widerstand?

V

e) Betrachte diese Schaltskizze und berechne folgendendeWerte!

Oly

A

A

A

Stromstärke 30Ω-Widerstand:

A

Stromstärke 10Ω-Widerstand:

A

gesamte Stromstärke (Iges):

A

9V

30 Ω

10 Ω

Gesamtwiderstand (Rges):

Ω

© Olympe Verlag

Wiederholung Name:

Elektrizität Datum:

g

24

2) Wie nennt man die elektrischen Ladungsträger?

3) Fülle die Lücken!

4/

1/ 3/

geladene Gegenstände stoßen einander ab. __________________________

Ve

_________________

rla

1) Nenne 4 Arten von Kraftwerken, in denen Elektrizität erzeugt werden kann?

geladene Gegenstände _______________________________ .

4) Wie heißt die Einheit der elektrischen Ladung?

1/

5) Setze richtig ein!

1/

Der ______________________________________ Käfig schützt vor Blitzüberschlägen.

6) Was ist ein Elektrolyt?

mp e

eine

Wiederholung

Wird nicht angezeigt

2/

1/

8) Was ist der Unterschied zwischen einer Batterie und einem Akkumulator?

2/

9) Symbole in elektrischen Schaltkreisen: Zeichne die Symbole richtig ein!

8/

Oly

7) Wie nennt man eine Stromquelle, die aus zwei unterschiedlichen Leitern und einem Elektrolyt besteht?

Leiter

Stromquelle

Schalter

Glühlämpchen

Widerstand

Voltmeter

Amperemeter

Ohmmeter

© Olympe Verlag

25

Messgröße

12/

Symbol

Einheit

g

10) Ergänze die Tabelle!

Abkürzung

Messgerät

Ampere

rla

Spannung

Ohmmeter

Ve

11) Wovon hängt der Widerstand eines Drahtes ab?

12) Wie verändert sich jeweils der Widerstand (größer oder kleiner)?

Temperatur steigt ® Widerstand wird

4/

3/

Querschnitt wird größer ® Widerstand wird

Wiederholung

Länge wird größer ® Widerstand wird

13) Wie groß ist der Gesamtwiderstand von Widerständen in Serie?

2/

mp e

Wird nicht angezeigt

14) Wie lautet das Ohmsche Gesetz?

U=

R=

I=

15) Wie lautet die Formel für die elektrische Leistung und was ist ihre Einheit?

Formel:

3/

4/

Einheit:

Oly

16) Gib die Formel für die Arbeit sowohl in Symbolen als auch in Worten an!

17) Was ist ein Blitz?

51 – 57: 44 – 50: 36 – 43: 29 – 39: unter 29:

6/

1/

Du bist Physikmeister/Physikmeisterin.

Du hast dir viel gemerkt.

Du weißt schon einiges.

Du solltest noch viel üben!

Du solltest diese Kapitel im Buch noch einmal lesen!

© Olympe Verlag

26 Lösungen Buch S. 17 – 52

g

Die positive bzw. negative Aufladung entspricht den Polen eines Magneten. Ferromagnetische Stoffe entsprechen nicht geladenen Gegenständen.

Lösungswort: BLITZ

K.4/S. 24/3

K.5/S. 30/3

+

–

Ladungsträger * Elektromotor * Bandgenerator * Faradayscher Käfig Michael Faraday Die Elektronen fließen sofort durch den Kupferdraht von der kleinen auf die große Kugel zurück.

Eine 9V-Batterie erhält man, indem man 6 Galvanische Elemente mit jeweils 1,5V so verbindet, dass jeweils der Pluspol eines Elements mit dem Minuspol des nächsten verbunden ist.

Lösungswort: STROM

Lösungen

werden nicht angezeigt

von links nach rechts: Batterien * Bleiakkus * Ladegerät Wenn in einer Serienschaltung ein Lämpchen herausgedreht wird, leuchtet auch das andere Lämpchen nicht mehr. Ursache: Der Stromkreis wird unterbrochen. In einer Parallelschaltung leuchtet das andere Lämpchen heller. Ursache: Die Stromstärke im verbleibenden Lämpchen nimmt zu.

Oly

K.5/S. 30/4 K.6/S. 32 (Seitenspalte) K.6/S. 33/2

+

mp e

K.4/S. 24/4 K.4/S. 24/5 K.5/S. 25 (Seitenspalte) K.5/S. 27 (Seitenspalte) K.5/S. 29/1 K.5/S. 29/2

–

–

Ve

+

rla

K.4/S. 20 (Seitenspalte) K.4/S. 23/1 K.4/S. 23/2

K.6/S. 34/3

27

K.7/S. 40/3

Wenn besonders viele Geräte eingeschaltet sind, läuft der Stromzähler schneller.

a) Thermistor * b) Drehwiderstand * c) Dehnmessstreifen * d) von der Lichtmenge Schaltung Symbol Einheit Abkürzung Messgerät Größe parallel V Voltmeter Volt U Spannung in Serie A Amperemeter Ampere I Stromstärke Ω ohne Strom Ohmmeter Ohm R Widerstand A

Ve

K.7/S. 36 (Seitenspalte) K.7/S. 39/1 K.7/S. 39/2

rla

g

K.6/S. 34/4

0,1A A

3V

A

3V

A

0,2A

A

0,2A

mp e

1,5V V 1,5V V

werden nicht angezeigt 3V V

K.8/S. 42 (Seitenspalte) K.8/S. 45/1 K.8/S. 45/2

Von oben nach unten: 1 300 Ohm +- 5 % * 6 800 Ohm +- 5 % * 4,2 Ohm +- 5 % * 150 000 Ohm +- 10 % Der Spannungsabfall am 25 cm-Stück ist ¼, also 2,25 V. Der Spannungsabfall am restlichen Stück (75 cm) ist 6,75 V. individuelle Lösung Beispiel 1, von oben nach unten: 100 Ohm * 0,12 A * 3 V * 9 V Beispiel 2: 9 V * 0,3 A * 0,2 A * 0,5 A * 18 Ohm Widerstand ist zwecklos; individuelle Lösung Herr Berger: 21,9 € * Melanie: 14,6 € * Manuel: 32,85 € * Frau Berger: 34,32 € Lösungswort: BLITZ

Oly

K.8/S. 46/3 K.8/S. 46/4 K.9/S. 49/1 K.9/S. 49/2

0,1A

Lösungen V

K.7/S. 40/4

A

K.9/S. 50/3

ionisiert * Elektronen * Strom * Ladungsträger * Magneten * Elektronenschalen * Energie

28

K.10/S. 51 (Seitenspalte)

Unser Stromnetz hat eine Spannung von 230 V. Bei einer Reise nach Amerika muss man darauf achten, dass die Netzspannung geringer ist als bei uns. Daher sollten mitgebrachte Elektrogeräte nicht ans Stromnetz angeschlossen werden.

In der Akustik kennzeichnet die Einheit Hz die Frequenz eines Tones.

Fährt man langsamer, leuchtet die Fahrradbeleuchtung schwächer, als wenn man schneller fährt.

Batteriebetriebene Beleuchtungen leuchten gleichmäßig, auch wenn das Fahrrad steht.

Ve

K.10/S. 52 (Seitenspalte)

rla

g

K.9/S. 50/4

Versuchsanleitungen: Beobachtungen (B)/Schlussfolgerungen (S) (Lehrer/innenheft S. 12 – 21)

VA 2

VA 3

VA 4

Lösungen

werden nicht angezeigt

Geladene Seide: B: Die Metallstreifen im Elektroskop spreizen sich. * S: Durch das Reiben werden der Glasstab und das Seidentuch unterschiedlich geladen. Auch das Seidentuch trägt danach eine Ladung.

Die Elektronenfalle: B: Beide Elektroskope werden entladen.* S: Durch Reiben laden sich Glas und Hartgummi unterschiedlich auf, sodass das eine Elektroskop (Glas) positiv und das andere (Hartgummi) negativ geladen sind. Durch den Metallstab kommt es zu einem Ladungsausgleich.

Einfacher elektrischer Stromkreis: B: Das Lämpchen leuchtet. * S: Durch das Schließen des Schalters wird aus dem offenen ein geschlossener Stromkreis und der Strom kann fließen.

Die Serienschaltung: B1: Alle Lämpchen leuchten. * B2: Kein Lämpchen leuchtet. * B3: Die beiden verbleibenden Lämpchen leuchten stärker als zuvor die drei. * S: Durch das Herausdrehen des Lämpchens wird der Stromkreis unterbrochen. Je weniger Lämpchen im Stromkreis sind, desto heller leuchtet jedes einzelne.

Die Parallelschaltung: B1: Alle Lämpchen leuchten. * B2: Die verbliebenen Lämpchen leuchten weiter.* S: In einer Parallelschaltung leuchten die Lämpchen unabhängig voneinander.

Oly

VA 5

Der rotierende Löffel: B: Der Holzlöffel beginnt sich zu drehen. * S: Durch das Reiben wird der Kunststoffstab elektrisch aufgeladen. Die Ladung zieht den Holzlöffel an, sodass sich dieser dreht.

Elektrisch gekoppelte Pendel: B1: Der eine Kochlöffel schwingt, ohne den anderen zu beeinflussen. * B2: Der andere Kochlöffel beginnt ebenfalls zu schwingen. * S: Durch die Reibung wird der Löffel elektrisch aufgeladen. Er übt eine anziehende Kraft auf den anderen Löffel aus, der dadurch ebenfalls zu schwingen beginnt.

Papierschnitzeltanz: B: Die Papierschnitzel bewegen sich. * S: Durch die Reibung wird die Glasplatte elektrisch geladen und zieht die Papierschnitzel an. Sobald die Papierschnitzel die Glasplatte berühren, werden sie ebenfalls geladen. Da sie jedoch alle gleich geladen sind, stoßen sie einander ab.

Entladung: B1: Das Elektroskop zeigt an, dass das Styropor geladen ist. * B2: Das Elektroskop bleibt aufgeladen. * B3: Das Elektroskop entlädt sich. * S: Der Kunststofflöffel ist ein Isolator, daher fließt durch ihn kein Strom. Durch den Metalllöffel kann die Ladung jedoch abfließen.

mp e

VA 1

VA 6

VA 7

Der Kurzschluss: B1: Das Lämpchen leuchtet. * B2: Solange die Stricknadel die Klemmen berührt, leuchtet das Lämpchen nicht.* S: Der Strom bevorzugt den Weg durch die dickere Stricknadel, anstatt durch das dünne Kabel zu fließen.

Erhöhte Spannung: B1: Das Lämpchen leuchtet. * B2: Das Lämpchen leuchtet heller. * S: Durch die Serienschaltung der beiden Batterien wird die Spannung erhöht. Dadurch leuchtet das Lämpchen heller.

Miss die Spannung: B: Das Voltmeter zeigt einen Ausschlag. * S: Das Voltmeter zeigt die Spannung an, die zwischen den beiden Anschlüssen des Lämpchens herrscht.

Miss die Stromstärke: B1: Das Amperemeter zeigt einen Ausschlag. * B2: Die Stromstärke ist genauso groß wie zuvor. * S: Die Stromstärke ist im Stromkreis überall gleich groß.

Der elektrische Widerstand: B: Die gemessenen Stromstärken sind unterschiedlich. * S: Der elektrische Widerstand in den Lämpchen ist unterschiedlich groß. Daher fließt einmal mehr und einmal weniger Strom.

29 Material und Widerstand: B: Die Stromstärke ist bei den verschiedenen Materialien unterschiedlich. * S: Gute Leiter wie Kupfer oder Aluminium haben einen geringen Widerstand, daher ist die Stromstärke groß. Schlechte Leiter wie Konstantan haben einen hohen Widerstand und die Stromstärke ist gering.

Querschnitt und Widerstand: B: Die Stromstärke ist beim dickeren Draht größer. * S: Der Widerstand ist umso geringer, je dicker der Draht ist.

Drahtlänge und Widerstand: B: Die Stromstärke ist im längeren Draht kleiner. * S: Der Widerstand ist umso größer, je länger der Draht ist. Daher fließt in einem kurzen Draht mehr Strom.

Widerstand und Temperatur: B: Je heißer der Draht wird, desto geringer wird die Stromstärke. * S: Der Widerstand hängt von der Temperatur des Drahtes ab.

Gedämpftes Licht: B: Die Helligkeit des Lämpchens ändert sich. * S: Je nachdem, wo sich der Schieber befindet, ist der Widerstandsdraht des Schiebewiderstandes unterschiedlich lang. Daher ändert sich der Widerstand.

Stromstärke und Spannung: B: Je größer die Spannung ist, desto größer ist auch die Stromstärke. * S: Zwischen Spannung und Stromstärke gibt es einen Zusammenhang: U = R · I, wobei R der Widerstand ist (Ohmsches Gesetz).

Der Blitzableiter: B: Zwischen Finger und Kuchenschaufel entsteht ein winziger Blitz. * S: Durch das Reiben zwischen Wolle und Styropor werden die beiden Gegenstände unterschiedlich aufgeladen.

Durch den Blitz kommt es zu einem Ladungsausgleich.

VA 9

VA 10

Lösungen Lehrer/innenheft S. 22 – 25

AB 1 AB 2 Wiederholung

Ve

rla

g

VA 8

Lösungen

Lösungswort: ELEKTRONENLEITER a) 20 Ω * 5 W * b) 0,24 A * c) 0,5 V * d) 40 Ω * 3 V * 9 V * e) 0,9 A * 0,3 A * Iges = 1,2 A * Rges = 7,5 Ω 1. Wasserkraftwerk * Wärmekraftwerk * Kalorisches Kraftwerk * Atomkraftwerk * Windkraftwerk * Solarkraftwerk * Photovoltaik-Kraftwerk * Sonnenwärmekraftwerk * Biomassekraftwerk 2. Elektronen 3. Gleich geladene Gegenstände stoßen einander ab. Ungleich geladene Gegenstände ziehen einander an.

4. Coulomb 5. Der Faradaysche Käfig schützt vor Blitzüberschlägen.

6. eine Flüssigkeit, die den elektrischen Strom leitet 7. Galvanisches Element 8. Ein Akkumulator kann wieder aufgeladen werden.

9.

mp e

werden nicht angezeigt

A

Oly

10.

11. Material * Querschnitt * Länge * Temperatur 12. größer * kleiner * größer 13. Summe der Einzelwiderstände 14. U = R · I * R = U / I * I = U / R 15. P = U · I * Einheit: Watt 16. Arbeit ist Leistung mal Zeit * W = P · t 17. ein elektrischer Überschlag

30 ELEKTRIZITÄT IM TÄGLICHEN LEBEN (Kapitel 11 – 18)

g

1. LERNZIELE:

Ve

rla

Die Schüler und Schülerinnen sollen: è die Bedeutung von Normen in der Elektrotechnik verstehen, è die Anwendungsgebiete des elektrischen Stroms kennen, è den Aufbau von Stromnetzen kennen lernen, è die Arten der Wärmeerzeugung aus elektrischem Strom und ihre Anwendung kennen, è verstehen, wie aus elektrischem Strom Licht entsteht, è die verschiedenen Technologien zur Lichterzeugung kennen, è über Elektromotoren und deren Einsatz Bescheid wissen, è über den Wirkungsgrad von Geräten Bescheid wissen, è Schutzmaßnahmen bei Elektroinstallationen kennen, è die Funktionsweise von Sicherung und FI-Schalter verstehen, è wissen, wie Elektroinstallationen in einem Haushalt aufgebaut sind, è die Gefahren kennen, die vom elektrischen Strom ausgehen, è wissen, wie elektrischer Strom sicher angewandt werden kann, è Erste Hilfe-Maßnahmen bei Stromunfällen kennen, è elektrische Energie als wichtige Ressource begreifen und wissen, wie man sie effizient einsetzt, è wissen, wie Elektrogeräte richtig entsorgt werden.

2. HANDLUNGSORIENTIERTER UNTERRICHT / VERSUCHSANLEITUNGEN FÜR LEHRER/INNEN: DER GEWENDELTE DRAHT

Material: Konstantandraht * regelbares Netzgerät * 2 Isolierklemmen * 2 Kabel * Bleistifte

mp e

Anleitung: Ein Stück Konstantandraht wird um den Bleistift gewickelt. Sodann wird der Bleistift herausgezogen. Der gewendelte Draht wird in der Mitte auseinandergezogen, sodass hier ein gerader Drahtabschnitt entsteht.

Anschließend wird der Draht zwischen den Isolierklemmen befestigt und diese werden mit dem Netzgerät verbunden. Das Netzgerät wird eingeschaltet und die Spannung wird langsam erhöht.

Was geschieht?

Der Draht beginnt an den gewendelten Stellen zu glühen, während er an der geraden Stelle nicht glüht.

Schlussfolgerung: Fließt Strom durch den Draht, erwärmt er sich. An den gewendelten Stellen steigt die Temperatur rascher, da sich die gegenüberliegenden Teile der Windungen gegenseitig aufheizen.

PAPIER AM DRAHT

Oly

Material: Konstantandraht * regelbares Netzgerät * 2 Isolierklemmen * 2 Kabel * Papierstückchen * feuerfeste Unterlage Anleitung: Ein Stück Konstantandraht wird an den Isolierklemmen befestigt. Diese werden mit dem Netzgerät verbunden. Einige Papierstückchen werden gefaltet und auf den Draht gehängt. Dann wird das Netzgerät eingeschaltet und die Spannung langsam erhöht.

Was geschieht?

Die Papierstückchen beginnen zu rauchen und später auch zu brennen.

Schlussfolgerung: Auch wenn der Draht nicht zu glühen beginnt, steigt seine Temperatur so stark an, dass sie die Entzündungstemperatur von Papier erreicht.

31 EINFACH- UND DOPPELWENDEL

rla

Anleitung: Ein Drahtstück wird mehrfach um die Stricknadel gewickelt, die sodann herausgezogen wird. Ein anderes Stück wird ebenfalls um die Stricknadel gewickelt. Anschließend wird die gewendelte Stelle zusätzlich noch um einen Bleistift gewickelt, sodass eine Doppelwendel entsteht. Diese beiden Drahtstücke sowie ein gerades Drahtstück werden nebeneinander zwischen den vier Isolierklemmen eingespannt (siehe Skizze). Die erste und die letzte Isolierklemme werden mit dem Netzgerät verbunden.

Diese wird eingeschaltet und die Spannung langsam erhöht.

g

Material: Konstantandraht * regelbares Netzgerät * 4 Isolierklemmen * 2 Kabel * Stricknadel * Bleistift

Ve

Was geschieht?

Das doppelt gewendelte Drahtstück leuchtet am hellsten, das einfach gewendelte Stück leuchtet schwächer, während das gerade Drahtstück nicht leuchtet.

Schlussfolgerung: Bei der Doppelwendel kann die entstehende Wärme nicht so rasch abgegeben werden wie beim einfach gewendelten oder beim geraden Draht. Daher wird dieses Stück am heißesten. Mit diesem Experiment wird die Funktionsweise der Doppelwendel in der Glühbirne demonstriert.

DIE SCHMELZSICHERUNG

Material: Netzgerät * dünner Konstantandraht * 2 Isolierklemmen * mehrere Lämpchen mit Fassung * mehrere Kabel

mp e

Anleitung: Der Konstantandraht wird zwischen den Isolierklemmen befestigt. Eine Isolierklemme wird mit einem Anschluss des Netzgerätes verbunden. Von der anderen führt ein Kabel zu einem Lämpchen, dessen anderer Kontakt mit dem anderen Anschluss des Netzgerätes verbunden ist. Anschließend wird ein weiteres Lämpchen parallel zum ersten angeschlossen.

Nach und nach werden weitere Lämpchen parallel geschaltet.

Was geschieht?

Nachdem mehrere Lämpchen parallel geschaltet worden sind, brennt der Konstantandraht durch.

Oly

Schlussfolgerung: Dieses Experiment demonstriert die Funktionsweise einer Schmelzsicherung im Haushalt. Durch die Parallelschaltung der Lämpchen fließt umso mehr Strom, je mehr Lämpchen parallel geschaltet worden sind. Der gesamte Strom fließt aber durch den Konstantandraht, der in Serie geschaltet ist. Dieser erwärmt sich umso stärker, je höher die Stromstärke ist. Er brennt schließlich durch und schützt so andere Teile der Installation wie die Zuleitungsdrähte vor Überlastung.

Arbeitsblatt 1 / Kopiervorlage Name:

Elektrizität im täglichen Leben Datum:

g

32

Stromnetze B

A

rla

Setze die Buchstaben richtig in die Grafiken ein!

Der Stromzähler misst den Verbrauch an elektrischer Energie im Haushalt.

Ve

Das Mittelspannungsnetz versorgt große Verbraucher wie Krankenhäuser oder Fabriken direkt mit Strom.

E

mp e

C

Die Spannung wird auf bis zu 30 kV verringert.

Der FI-Schalter unterbricht den Stromkreis, wenn wegen eines defekten Gerätes ein Teil des Stroms über die Erdung abfließt.

Oly

G

I

Die meisten handelsüblichen Elektrogeräte im Haushalt benötigen eine Wechselspannung von 230 V.

K

© Olympe Verlag

Hier herrscht eine elektrische Spannung von meist 110 oder 220 kV.

Sicherungsautomaten begrenzen die Stromstärke in den einzelnen Stromkreisen im Haushalt.

H

Bevor der Strom in das Niederspannungsnetz eingespeist wird, wird seine Spannung erneut reduziert.

F

Im Kraftwerk wird der elektrische Strom erzeugt.

H

J

Eine Schmelzsicherung verhindert, dass die Stromstärke in der Zuleitung zu groß wird.

Die Erdung schützt davor, einen elektrischen Schlag zu erhalten, falls man ein defektes Gerät berührt.

Elektrizität im täglichen Leben Datum:

g

Arbeitsblatt 2 / Kopiervorlage Name:

33

Oly

mp e

Ve

rla

Elektrotechnik-Kreuzworträtsel

senkrecht 1. Kabel, in dem nur bei einem eingeschalteten Gerät Strom fließt 2. Verbindung mit dem Stromnetz 4. zweifach schraubenförmig gedrehter Draht 5. Material, aus dem Widerstandsdrähte bestehen 7. bis zu 220 kV 8. kreisförmige Luft- oder Wasserbewegung 9. dünner Draht in einer Sicherung 10. Umformer 11. Stromstärkenbegrenzer 16. Österreichischer Verband für Elektrotechnik

waagrecht 3. Anteil der genutzten Energie 5. hier wird elektrischer Strom produziert 6. gelb-grünes Kabel 12. Kabel, das ständig mit dem Kraftwerk verbunden ist 13. gibt die„Stärke“ einer Sicherung an 14. Lichtquelle aus Halbleitermaterial 15. Regel, Richtlinie 17. Leuchtkörper 18. sehr dünner Draht 19. Gerät, das Strom in Bewegung umsetzt

© Olympe Verlag

Wiederholung Name:

Elektrizität im täglichen Leben Datum:

g

34

2/

2) Was ist die Aufgabe eines Transformators?

4) Beschrifte das Bild einer Glühbirne

Ve

3) Nenne 4 Geräte, die Heizdrähte enthalten!

rla

1) Was sagt dieses Zeichen aus?

2/

4/

6/

mp e

Wiederholung

Oly

Wird nicht angezeigt

5) Nenne 4 Geräte, die Elektromotoren enthalten!

© Olympe Verlag

4/

35

3/

6/

Ve

rla

7) Wie nennt man die 3 Anschlüsse in einer Steckdose?

8) Beschrifte diese Skizze einer Schmelzsicherung!

3/

g

6) Wie wird der Wirkungsgrad von elektrischen Geräten definiert?

Wiederholung

mp e

Wird nicht angezeigt

4/

Oly

9) Welche Funktion hat der FI-Schalter?

32 – 54: 27 – 31: 22 – 26: 18 – 21: unter 18:

Du bist Physikmeister/Physikmeisterin.

Du hast dir viel gemerkt.

Du weißt schon einiges.

Du solltest noch viel üben!

Du solltest diese Kapitel im Buch noch einmal lesen!

© Olympe Verlag

36 Lösungen Buch S. 57 – 86

K.13/S. 66/2 K.13/S. 66/3 K.14/S. 68 (Seitenspalte)

g

Lösungen

mp e

K.15/S. 69 (Seitenspalte) K.15/S. 70 (Seitenspalte) K.15/S. 73/1

rla

K.11/S. 59/2 K.11/S. 60/3 K.13/S. 63 (Seitenspalte) K.13/S. 65/1

Ich arbeite für einen Veranstalter …: Veranstaltungstechniker Ich bin in meiner Firma …: EDV-Systemtechnikerin Wenn irgendwo eine große elektrische Maschine …: Elektromaschinentechniker Ich werde dann gerufen, …: Elektrotechnikerin a) Wechselstrom * b) Gleichstrom * c) 18 V * d) 700 mA * e) 12,5 W Stecker-Typ B: 2 * Stecker-Typ C: 3+5 * Stecker-Typ E+F: 3+5 * Stecker-Typ I: 1 * Stecker-Typ G: 4 Dass in einer Glühbirne nur ein geringer Teil der Energie in Licht umgewandelt wird, erkennt man daran, dass die Glühbirne sehr heiß wird. von oben nach unten: Wasserkocher * Widerstand * Infrarotstrahlung * Leuchtdiode * Schutzgas * Heizdraht * Glühbirne * Wolfram * Doppelwendel * fluoreszieren * Leuchtstofflampe * Bügeleisen * Konvektion Lösungssatz: Strom erleichtert das Leben. von oben nach unten: Leuchtdiode – 4 * Glühbirne – 6 * Halogenlampe – 1 * Heizstrahler – 2 * Leuchtstofflampe – 7 * Tauchsieder – 8 * Heizkörper – 5 * Föhn – 3 Weil sie mehr der elektrischen Energie in Licht umwandeln als Glühbirnen.

Ein Geländewagen benötigt die Winde, um sich selbst herauszuziehen, wenn er stecken geblieben ist. Die Feuerwehr zieht damit Fahrzeuge, die von der Straße abgekommen sind, auf die Straße zurück.

Energieerhaltungssatz: Energie kann nicht verloren gehen. Sie kann nur von einer Energieform in eine andere umgewandelt werden.

Ein Blatt Papier hat keinen Einfluss auf die Funktion des Induktionsherdes, da das Magnetfeld das Papier durchdringt.

Ve

K.11/S. 59/1

werden nicht angezeigt Sonnenenergie: 20 % * Pflanzen: 1 % * Menschen: 25 % * Handy-Akku laden: 90 % Kohle, Benzin, Wasserkraft * Endenergie * ja * Kraftwerk a) 3,6 % * b) 12 % Vorteile mehrerer Stromkreise: ?

Bei Reparaturen muss nicht der Strom im gesamten Haushalt abgeschaltet werden. ?

Die Stromstärke kann insgesamt höher sein.

Oly

K.15/S. 73/2 K.15/S. 74/3 K.15/S. 74/4 K.16/S. 77 (Seitenspalte) K.16/S. 78 (Seitenspalte) K.17/S. 81/1

Eine zusätzliche„Kindersicherung“ verhindert den direkten Zugang zu den leitenden Bauteilen in der Steckdose.

Sie schaltete die Kaffeemaschine (500 W) ein und schüttete das Kaffeepulver in den Filter. * Plötzlich rief mein Vater: „Wieso ist das Bild weg? Gerade jetzt, wo meine Mannschaft auf das Tor stürmt!“ * Da läutete es an der Tür. * Als ich die Maschine einschaltete, funktionierte sie nicht, da der Strom plötzlich weg war. * 2 300 W

37 Polizei: 133 * Rettung: 144 * Feuerwehr: 122

K.17/S. 81/4 K.18/S. 85/1 K.18/S. 85/2 K.18/S. 86/3

Lösungswort: VORSICHT Lösungswort: STROM 1) 10 000 Stunden * 2) 10 * 3) gleich viel * 4) 5 Euro

Ve

rla

g

K.17/S. 81/2 K.17/S. 81/3

Lösungen

mp e

werden nicht angezeigt

Lösungen Lehrer/innenheft S. 32 – 35

AB 1

F

E A

Oly

K

H G

B

J

C

D

I

38

Wiederholung

Ve

rla

g

AB 2

1. Es gibt an, dass das Gerät allen europäischen Richtlinien entspricht.

2. Er verändert die Stromspannung.

3. z. B. Herd, Bügeleisen, Wasserkocher, Waschmaschine, Tauchsieder, Toaster, Föhn, Geschirrspüler, Heizstrahler, Heizlüfter …

4.

mp e

Lösungen

werden nicht angezeigt

Oly

5. z. B. Ventilator, Bohrmaschine, Kreissäge, Computer, Stichsäge, Winde, DVD-Player 6. Er ist das Verhältnis zwischen genutzter und eingesetzter Energie.

7. Phase * Nullleiter * Erdung 8.

9. Er vergleicht Stromstärke von Phase und Nullleiter und unterbricht den Stromkreis, wenn Strom über die Erdung abfließt.

39 WÄRME IST ENERGIE (Kapitel 19 – 25)

g

1. LERNZIELE:

Ve

rla

Die Schüler und Schülerinnen sollen: è die Anordnung der Teilchen in den unterschiedlichen Aggregatzuständen kennen, è die Schwingung von Teilchen als Ursache für die Temperatur erkennen, è unterschiedliche Temperaturskalen und deren Referenzpunkte kennen lernen, è das Prinzip der Energieerhaltung und die Umwandlung zwischen Energieformen verstehen, è den Zusammenhang zwischen Wärmeenergie und spezifischer Wärme erfassen, è die Einheit der Energie kennen, è wissen, was die spezifische Wärmekapazität ist, è die verschiedenen Aggregatzustände sowie die Übergänge zwischen ihnen beschreiben können, è Zustandsdiagramme interpretieren können, è die Anomalie des Wassers kennen, è die unterschiedlichen Arten der Wärmeleitung benennen können, è Maßnahmen kennen, wie Wärmeleitung gefördert und verhindert werden kann, è über die Verfahren zur Erzeugung von Wärme für das Heizen Bescheid wissen, è den Zusammenhang zwischen Druck und Temperatur eines Gases kennen, è das Prinzip des Kühlschranks bzw. der Wärmepumpe verstehen und erklären können, è die Bedeutung von Wärme in der Technik kennen, è das Prinzip einer Dampfmaschine verstehen, è die unterschiedlichen Verbrennungsmotoren kennen und beschreiben können sowie deren Anwendungsgebiete wissen, è wissen, wie eine Dampfturbine und ein Strahltriebwerk funktionieren.

2. HANDLUNGSORIENTIERTER UNTERRICHT / VERSUCHSANLEITUNGEN FÜR LEHRER/INNEN: AUS KURZ WIRD LANG

mp e

Material: 2 Isolierklemmen * Draht oder Gitarrensaite * Kerze

Anleitung: Der Draht wird zwischen den beiden Isolierklemmen eingespannt. zwei Schüler/innen müssen während des Experiments die Füße der Isolierklemmen gut am Tisch festhalten, sodass diese nicht verrutschen können. Durch Anzupfen des Drahts wird ein Ton erzeugt. Anschließend wird die Kerze angezündet und die Flamme wird entlang des Drahtes hinund hergeführt, sodass sich der Draht gleichmäßig erwärmt. Während des Erwärmens wird immer wieder der Draht angezupft und die Veränderung der Tonhöhe beobachtet.

Was geschieht?

Die vom Draht erzeugten Töne werden mit zunehmender Erwärmung immer tiefer.

Oly

Schlussfolgerung: Beim Erwärmen dehnt sich der Draht aus. Dadurch verringert sich die Spannung des Drahtes. Die Tonhöhe einer schwingenden Saite ist umso höher, je kürzer und je stärker gespannt die Saite ist.

Daher nimmt die Tonhöhe mit abnehmender Spannung ebenfalls ab.

40 LASST DEN KORKEN KNALLEN

g

Material: leere Glasflasche * passender Korken * Wasser * Bunsenbrenner * Stativ mit Muffe

Was geschieht?

Nach einiger Zeit schießt der Korken aus der Flasche.

rla

Anleitung: Die Glasflasche wird 1–2 cm hoch mit Wasser gefüllt und anschließend mit dem Korken verschlossen. Die Flasche wird aufrecht am Flaschenhals mit der Muffe am Stativ fixiert. Der brennende Bunsenbrenner wird unter die Flasche gestellt.

IMPLODIERENDE DOSE

Ve

Schlussfolgerung: Beim Erwärmen dehnt sich die Luft über dem Wasser aus. Dadurch steigt der Druck an. Zusätzlich verdampft ein Teil der Flüssigkeit, wodurch der Druck zusätzlich erhöht wird. Ist der Druck hoch genug, erzeugt er eine Kraft, die groß genug ist, um den Korken aus dem Flaschenhals zu treiben.

Material: leere Speiseöldose mit Verschluss * Waschbecken mit Wasserhahn * Bunsenbrenner * Dreibein mit Drahtgitter * Zange Anleitung: Die Speiseöldose wird 1–2 cm hoch mit Wasser gefüllt und offen auf das Dreibein mit Drahtgitter gestellt. Mit dem Bunsenbrenner wird das Wasser in der Dose zum Sieden gebracht. Sobald Wasserdampf aus der Dose dringt, wird diese verschlossen. Anschließend wird die heiße Dose mit der Zange in das Waschbecken gelegt und mit fließendem Wasser aus dem Wasserhahn übergossen.

Was geschieht?

Sobald die heiße Dose mit dem kalten Wasser in Kontakt kommt, implodiert die Dose.

mp e

Schlussfolgerung: Sobald das Wasser in der Dose siedet, bildet sich Wasserdampf, der die gesamte Dose ausfüllt. In der geöffneten Dose mit Wasserdampf herrscht derselbe Druck wie in der Umgebung. Wird die Dose geschlossen und abgekühlt, kühlt auch der Dampf ab. Dadurch nimmt der Druck in der geschlossenen Dose ab. Der äußere Atmosphärendruck ist größer als der Innendruck, sodass die Dose zusammengedrückt wird.

ZERKNÜLLTE PLASTIKFLASCHE

Material: Plastikflasche mit Verschluss * heißes Wasser * Wanne mit kaltem Wasser

Anleitung: Ein wenig heißes Wasser wird in die Flasche gefüllt. Die Flasche wird verschlossen und geschüttelt. Anschließend wird das heiße Wasser ausgegossen und die Flasche erneut verschlossen. Dann legt man die Flasche in die Wanne mit kaltem Wasser.

Was geschieht?

Die Flasche wird nach einiger Zeit eingedrückt.

Oly

Schlussfolgerung: Das heiße Wasser erwärmt beim Schütteln auch die Luft in der Flasche. Nach dem Ausgießen des heißen Wassers und dem Verschließen ist die Flasche mit heißer Luft gefüllt. Diese wird durch das kalte Wasser in der Wanne gekühlt. Dadurch verringert sich der Druck in der Flasche, sodass der äußere Druck der Atmosphäre die Plastikflasche zusammendrückt.

WASSERDAMPF KONDENSIERT

Material: Plastikflasche * Eiswürfel * Topf * sehr heißes Wasser * kaltes Wasser Anleitung: Die Eiswürfel werden zerkleinert, sodass sie durch den Hals der Flasche passen. Anschließend wird die Flasche mit kaltem Wasser aufgefüllt. Die Flasche wird über den Topf mit heißem Wasser gehalten.

Was geschieht?

An der Oberfläche der Flasche bilden sich Wassertropfen.

Schlussfolgerung: Vom heißen Wasser steigt Wasserdampf auf. Dieser kondensiert an der kalten Oberfläche, sodass sich dort flüssiges Wasser bildet.

41 WÄRMELEITUNG VERSCHIEDENER STOFFE

g

Material: Teelöffel aus verschiedenen Stoffen (möglichst gleich groß) * Becherglas * Butter * Erbsen * heißes Wasser

Was geschieht?

Nacheinander fallen die Erbsen vom Löffelstiel.

rla

Anleitung: Auf jeden Löffelstiel wird mit etwas Butter jeweils eine Erbse geklebt. Die Löffel werden mit der breiten Seite nach unten in das Becherglas gestellt. Das Glas wird einige cm hoch mit heißem Wasser gefüllt.

Schlussfolgerung: Die Wärme des heißen Wassers wird durch den Stiel nach oben geleitet und erwärmt die Butter. Diese wird dadurch weich, sodass die Erbse herunterfällt. Verschiedene Stoffe leiten die Wärme unterschiedlich gut. Daher fallen nicht alle Erbsen gleichzeitig.

WÄRMELEITUNG AUF METALLPLATTEN

Ve

Material: Platten aus Metall * Zündhölzer * Dreibein mit Drahtnetz * Bunsenbrenner

Anleitung: Die Platte wird auf das Dreibein gelegt. Darauf werden drei Zündhölzer gelegt, wobei diese unterschiedlich weit von der Mitte der Platte entfernt sein sollen. Anschließend wird der brennende Bunsenbrenner genau unter die Mitte der Platte gestellt.

Was geschieht?

Nach einiger Zeit entzünden sich die Zündhölzer der Reihe nach. Dabei gerät das Zündholz als erstes in Brand, das am nähesten bei der Flamme des Bunsenbrenners liegt.

mp e

Schlussfolgerung: Von der Mitte der Platte aus breitet sich die Wärme zum Rand hin aus. Je näher bei der Mitte eine Stelle der Platte ist, desto eher erreicht sie die für die Entzündung des Zündholzes erforderliche Temperatur.

Variante: Falls vorhanden kann dieses Experiment mit Platten aus verschiedenen Metallen wiederholt werden. Dabei sollten die Platten aber gleich dick sein. Auch müssen die Zündhölzer bei jedem Experiment im gleichen Abstand von der Mitte der Platte liegen. Die Zeit vom Darunterstellen des Bunsenbrenners bis zum Entzünden der einzelnen Zündhölzer kann dann gestoppt und verglichen werden.

FALLENDE KUGELN

Material: Kupferstab * Wachskügelchen * Bunsenbrenner * Stativ * Muffe

Anleitung: Der Kupferstab wird waagrecht im Stativ eingespannt. Anschließend werden Wachskügelchen in gleichen Abständen (2–3 cm) so am Kupferstab befestigt, dass sie nach unten hängen. Anschließend wird das freie Ende des Kupferstabes mit dem Bunsenbrenner erwärmt.

Oly

Was geschieht?

Nacheinander fallen die Wachskügelchen vom Kupferstab, wobei das dem Bunsenbrenner am nächsten liegende Kügelchen zuerst abfällt.

Schlussfolgerung: Die Flamme des Bunsenbrenners erwärmt das Ende des Kupferstabes und die Wärme breitet sich entlang des Stabes aus. Sobald die Temperatur an einer Stelle hoch genug ist, dass das Wachs schmilzt, fällt dieses Kügelchen ab. Diese Temperatur ist umso eher erreicht, je näher die Stelle bei der Flamme ist.

42 WÄRMELEITUNG IN LUFT

Anleitung: Das Zündholz wird in die Nähe der Flamme des Bunsenbrenners gehalten.

g

Material: Bunsenbrenner * Zündholz

rla

Was geschieht?

Das Zündholz entzündet sich nicht, solange die Flamme nicht direkt mit dem Zündholz in Kontakt kommt.

Schlussfolgerung: Luft ist ein sehr schlechter Wärmeleiter. Daher wird die Wärme von der heißen Flamme nicht bis zum Zündholz übertragen und dieses erreicht nicht die Zündtemperatur.

KONVEKTION IN EINEM ROHRSYSTEM

Ve

Material: Schlauch (ca. 40 – 60 cm) * Glasrohr * Wasser * Lebensmittelfarbe * Becherglas * Trichter * Kerze

Anleitung: Im Becherglas wird Wasser mit Lebensmittelfarbe gemischt. Ein Ende des Schlauches wird in ein Ende des Glasrohrs gesteckt. Mit dem Trichter wird dann das gefärbte Wasser in den Schlauch gegossen, bis dieser und das Glasrohr vollständig gefüllt sind. Dann wird das andere Ende des Schlauches auf das andere Ende des Rohrs gesteckt. Anschließend wird das Glasrohr schräg über die Kerzenflamme gehalten.

Was geschieht?

Das Wasser beginnt, sich im Kreis zu bewegen, es zirkuliert.

mp e

Schlussfolgerung: Das Wasser wird über der Kerzenflamme erwärmt. Das warme Wasser hat eine geringere Dichte und steigt daher nach oben.

Von der anderen Seite fließt kaltes Wasser nach, welches ebenfalls erwärmt wird. So bildet sich eine kreisförmige Bewegung des Wassers im Schlauch aus.

UNBRENNBARER PAPIERBECHER Material: Papierbecher * kaltes Wasser * Kerze

Anleitung: Der Becher wird mit kaltem Wasser gefüllt und über die Kerzenflamme gehalten.

Was geschieht?

Der Becher beginnt nicht zu brennen, das Wasser im Becher wird erwärmt.

Schlussfolgerung: Die Wärme der Kerzenflamme wird durch Wärmeleitung durch den Boden des Papierbechers auf das Wasser übertragen.

Dieses erwärmt sich und steigt im Becher auf, während seitlich kühleres Wasser nachströmt. So entsteht im Becher eine Zirkulation, die den Boden abkühlt, sodass dieser nicht die erforderliche Temperatur erreichen kann, bei der sich Papier entzündet.

Oly

Variante: Dieses Experiment kann auch mit einem Luftballon durchgeführt werden. Dazu wird ein Luftballon mit Luft und ein anderer mit Wasser gefüllt. Nähert man sich mit der Flamme dem luftgefüllten Ballon, so platzt dieser augenblicklich. Der wassergefüllte Ballon platzt jedoch nicht.

43 Material: 2 leere WC-Papierrollen * Schuhkarton mit Deckel * Teelicht * Feuerzeug * Schere * Klebeband * Papier * Bleistift

rla

Anleitung: In den Deckel des Schuhkartons werden zwei kreisrunde Löcher geschnitten, die dem Durchmesser der WC-Papierrollen entsprechen.

In diese beiden Löcher werden die WC-Papierrollen gesteckt und mit Klebeband fixiert. Anschließend wird das Teelicht entzündet, unter eine der beiden Rollen gestellt und der Deckel verschlossen. Ein Blatt Papier wird zu einer Rolle geformt, entzündet und gleich wieder abgelöscht, sodass es stark qualmt. Das qualmende Papier wird über die Rolle gehalten, unter der sich keine Kerze befindet.

g

DER KAMIN

Was geschieht?

Der Qualm wird durch die eine Rolle in den Schuhkarton gezogen und durch die andere wieder nach außen befördert.

Oly

mp e

Ve

Schlussfolgerung: Die Kerze erwärmt die darüber befindliche Luft, sodass diese durch die eine Rolle nach oben steigt. Durch die andere Rolle fließt kühle Luft nach. So entsteht eine Zirkulation. Der Qualm wird mit diesem Luftstrom mitbefördert. Dadurch wird die Zirkulation sichtbar.

Versuchsanleitungen 1 / Kopiervorlage Name:

Wärme ist Energie Datum:

g

44

Ausdehnung von Flüssigkeiten beim Erwärmen

rla

Du brauchst: Rundkolben mit engem Hals * Bunsenbrenner * Stativ mitVorrichtung zum Einspannen des Rundkolbens *Wasser * Lebensmittelfarbe * Markierstift

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

Ve

Anleitung: ¬ Fülle den Rundkoben soweit mit Wasser, dass dieses bis in den Hals reicht, und gib Lebensmittelfarbe dazu! ¬ Dann markiere den Wasserstand am Hals des Rundkolbens! ¬ Fixiere nun den Rundkolben am Stativ und stelle den brennenden Bunsenbrenner unter den Rundkolben! ACHTUNG! Das Wasser darf keinesfalls kochen, da sonst das heiße Wasser aus dem engen Hals spritzen könnte.

mp e

Was geschieht, wenn dasWasser wieder abkühlt?

Ballons mit unterschiedlicher Dichte

Du brauchst: 2 Luftballons * mit Wasser gefüllte Wanne * kälteres Wasser als das in der Wanne * wärmeres Wasser als das in derWanne *Trichter Anleitung: ¬ Fülle zuerst einen Ballon mit kaltem und einen mit warmem Wasser! ¬ Verschließe dann die Ballons! Achte dabei darauf, dass sich keine Luftblase mehr im Ballon befindet! ¬ Lege nun beide Ballons in die Wanne!

Oly

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Wärme ist Energie Datum:

Zuckerlöslichkeit

g

Versuchsanleitungen 2 / Kopiervorlage Name:

45

rla

Du brauchst: 2 Bechergläser * heißesWasser * kaltesWasser * 2 StückWürfelzucker

Anleitung: ¬ Fülle ein Becherglas mit heißemWasser und das andere mit kaltemWasser! ¬ Lege anschließend in jedes Becherglas gleichzeitig jeweils ein Stück Würfelzucker! ¬ Nun beobachte die Zuckerstücke!

Was beobachtest du?

mp e

Ve

Deine Schlussfolgerung Tipp: Denk dabei an das, was du in der 2. Klasse überTeilchenbewegung gelernt hast!:

Wie nennt man diese Art derTeilchenbewegung?

Heißtee und Eistee

Du brauchst: 2 Bechergläser * 2Teebeutel * heißes und kaltesWasser * 2 Löffel Anleitung: ¬ Gib jeweils einen Teebeutel in jedes Glas und beschwere sie mit jeweils einem Löffel! ¬ Nun gieße in ein Glas warmes und in das andere kaltes Wasser!

Oly

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Versuchsanleitungen 3 / Kopiervorlage Name:

Wärme ist Energie Datum:

g

46

Der gekrümmte Streifen

Du brauchst: mit Aluminium beschichtetes Papier (Kaugummipapier) * Kerze *Tiegelzange

rla

Anleitung: ¬ Halte einen schmalen Streifen des beschichteten Papiers mit derTiegelzange über die Flamme!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

Ve

Ausdehnung von Gasen beim Erwärmen Du brauchst: Rundkolben mit engem Hals * Becherglas *Wasser

Anleitung: ¬ Fülle das Becherglas halb voll mit Wasser und stelle den Rundkolben mit der Öffnung nach unten hinein! ¬ Lege beide Hände seitlich an den Rundkolben!

Was beobachtest du?

Nimm die Hände weg!

mp e

¬

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

Das Thermometer

Du brauchst: durchsichtigen Strohhalm * Klebeband * warmesWasser * Lebensmittelfarbe * 2 Bechergläser

Oly

Anleitung: ¬ Färbe etwas Wasser in einem Becherglas! ¬ Tauche dann den Strohhalm ins gefärbte Wasser! Verschließe nun das Ende mit dem Daumen und ziehe ihn wieder heraus! ¬ Halte den Strohhalm schräg und lasse einen Teil des Wassers herausrinnen, bis sich nur noch ein Tropfen in der Mitte des Strohhalms befindet! ¬ Jetzt knicke den Strohhalm am unteren Ende um und fixiere ihn mit Klebeband! ¬ Zum Schluss halte den Strohhalm mit dem verschlossen Ende in das andere Becherglas mit warmem Wasser!

Was beobachtest du?

¬

Ziehe den Strohhalm aus dem warmenWasser!

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Wärme ist Energie Datum:

g

Versuchsanleitungen 4 / Kopiervorlage Name:

47

Der wachsende Luftballon

rla

Du brauchst: Luftballon * Glasflasche * heißes Wasser * kaltes Wasser * Topf * Bunsenbrenner * Dreibein mit Drahtgitter Anleitung: ¬ Kühle die Flasche, indem du sie unter fließendes kaltesWasser hältst! ¬ Stülpe dann einen Luftballon über die Öffnung der Flasche! ¬ Stelle die Flasche in den mitWasser gefülltenTopf und erwärme ihn!

Was beobachtest du?

Ve

Deine Schlussfolgerung:

Der versteckte Luftballon

mp e

Du brauchst: Luftballon * Glasflasche * heißesWasser * fließendes kaltesWasser Anleitung: ¬ Fülle die Flasche mit heißemWasser und schüttle sie kräftig! ¬ Gieße nun dasWasser aus und stülpe einen Luftballon über die Öffnung der Flasche! ¬ Halte die Flasche unter fließendes kaltesWasse!

Was beobachtest du?

Oly

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Versuchsanleitungen 5 / Kopiervorlage Name:

Wärme ist Energie Datum:

Kältemischung

g

48

rla

Du brauchst: Eiswürfel * Kochsalz * Becherglas * Waage * Thermometer, das auch den negativen Temperaturbereich abdeckt Anleitung: ¬ Mische Eis mit Kochsalz! Die Masse des Eises soll dreimal so groß sein wie die des Kochsalzes!

Was beobachtest du?

Miss dieTemperatur des Gemisches!

Was beobachtest du?

mp e

Deine Schlussfolgerung:

Ve

¬

Anomalie des Wassers

Du brauchst: Glas * 2Thermometer * kaltesWasser * Eiswürfel

Anleitung: ¬ Fülle das Glas bis zur Hälfte mit Eiswürfeln! ¬ Gieße kaltesWasser hinzu, bis das Glas vollständig gefüllt ist! ¬ Stecke dann ein Thermometer so in das Glas, dass es bis zum Boden reicht! Miss mit dem anderen Thermometer dieTemperatur an der Oberfläche desWasser-Eis-Gemisches! ¬ Lies nun die beidenTemperaturen in Abständen von einigen Minuten ab!

Oly

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Wärme ist Energie Datum:

g

Versuchsanleitungen 6 / Kopiervorlage Name:

49

Das Laufrad über der Kerze Du brauchst: Papier * Schere * Zwirn * Kerze

rla

Anleitung: ¬ Schneide mit der Schere eine Spirale (sieheVorlage) aus! ¬ Bohre an der markierten Stelle in der Mitte ein kleines Loch und befestige daran den Zwirn! ¬ Halte nun die Spirale am Zwirn etwa 30 cm über die Flamme der brennenden Kerze!

Deine Schlussfolgerung:

Ve

Was beobachtest du?

mp e

Das Doppelglasfenster

Du brauchst: 2 kleine Bechergläser * 1 großes Becherglas, dessen Durchmesser etwa 2 cm größer ist als der der kleinen * Butter * heißesWasser Anleitung: ¬ Stelle eines der kleinen Gläser in das große! ¬ Klebe sowohl auf die Außenfläche des Einzelglases als auch auf die des großen Becherglases ein Stück Butter! ¬ Nun fülle in beide kleine Bechergläser heißesWasser!

Was beobachtest du?

Oly

Deine Schlussfolgerung:

© Olympe Verlag

Versuchsanleitungen 7 / Kopiervorlage Name:

Wärme ist Energie Datum:

Hell und Dunkel

g

50

rla

Du brauchst: 2 weiße Styroportassen (Lebensmittelverpackung) * 2 Thermometer * schwarzes Papier * Frischhaltefolie * starke Lichtquelle

Was beobachtest du?

Deine Schlussfolgerung:

Ve

Anleitung: ¬ Bohre seitlich in beide Styroportassen ein Loch und stecke jeweils einThermometer hindurch! ¬ Lege in eine derTassen schwarzes Papier! ¬ Nun decke beideTassen mit Frischhaltefolie ab und beleuchte sie! ¬ Zum Schluss lies in Abständen von einigen Minuten die Temperaturen ab!

mp e

Abschirmung der Wärmestrahlung

Du brauchst: starke Lichtquelle * Blatt Papier

Anleitung: ¬ Schalte die Lichtquelle ein und halte deine Hand davor! ¬ Dann schiebe das Blatt Papier zwischen deine Hand und die Lichtquelle!

Was beobachtest du?

Oly

Deine Schlussfolgerung:

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Wärme ist Energie Datum:

Aggregatzustände

g

Arbeitsblatt 1 / Kopiervorlage Name:

51

rla

Schreibe zu jeder Abbildung, um welchen Übergang zwischen zwei Aggregatzuständen es sich jeweils handelt, indem du den richtigen Begriff aus dem Kästchen auswählst!

mp e

Ve

Verdampfen * Schmelzen * Sublimation * Erstarren * Resublimation * Kondensieren

Oly

Beschrifte dieses Zustandsdiagramm, indem du die Zahlen richtig einträgst!

1. gasförmig 2. flüssig + gasförmig 3. fest + gasförmig 4. Tripelpunkt 5. kritischer Punkt 6. kritischer Druck 7. kritische Temperatur

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Arbeitsblatt 2 / Kopiervorlage Name:

Wärme ist Energie Datum:

Wärmeausbreitung

g

52

rla

Entscheide, zu welcher Art von Wärmeausbreitung die unten stehenden Aussagen gehören! Kreuze richtig an, dann erhältst du ein Lösungswort!

Wärme- Wärme- Wärmeleitung strömung stahlung

Mit ihrer Hilfe versorgt uns die Sonne mit Wärme.

Im Allgemeinen sind diese Stoffe gute elektrische Leiter.

Sie besteht aus „unsichtbarem Licht“.

Ve

So wird Wärmeenergie in bewegten Medien übertragen.

Auf diese Weise wird Wärmeenergie im luftleeren Raum übertragen.

Schwingungen werden von einem Teilchen an andere weitergegeben.

Sie tritt in Flüssigkeiten und Gasen auf.

Man spricht auch von Konvektion.

In einem Kochtopf wird so die Wärmeenergie gleichmäßig verteilt.

Innerhalb von festen Körpern ist sie die einzige Art der Wärmeübertragung.

Die Ursache sind Dichteunterschiede unterschiedlich warmer Medien. .

.

.

.

.

.

.

.

.

S T U K F G A T I K N

Z H R L U I E J B T D

.

mp e

Lösungswort: .

E I P N S L P H X O R

Oly

Welche dieser Bilder zeigen dir Möglichkeiten, wieWärmeverlust vermieden werden kann? Kreuze an!

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Wärme ist Energie Datum:

g

Arbeitsblatt 3 / Kopiervorlage Name:

53

Wärme und Technik

1.

Dieses Gerät erhöht den Druck des Gases auf ca. 1 bar. Dabei erwärmt es sich.

2.

3.

Ve

An der Rückseite des Kühlschranks kühlt das Gas ab und wird dabei flüssig.

rla

Die kurzen Texte beschreiben die vier Arbeitsschritte des Kühlschranks. Setze die passende Überschrift ein und schreibe die Zahlen richtig in die Abbildung!

D

D

r o s

s

le

4.

An der Rückwand verdampft das Kältemittel. Die dazu erforderliche Verdampfungswärme wird dem Inneren des Kühlschranks entzogen.

mp e

Nur geringe Mengen des Kältemittels gelangen hindurch. Dadurch wird der Druck verringert.

ei

Was geschieht bei den einzelnen Takten des Viertaktmotors? Gib in der Tabelle an, wie die Takte heißen, ob das Einlass- bzw. Auslassventil offen oder geschlossen ist und ob sich der Kolben nach unten oder nach oben bewegt!

Bezeichnung für den Takt

1. Takt 2. Takt

Oly

3. Takt 4. Takt

Auspuf takt

Einlassventil Auslassventil ist ... ist ...

t k a t s g n u t h rVe dic

Kolben bewegt sich nach ...

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Wiederholung Name:

Wärme ist Energie Datum:

1) Bei welcher Temperatur liegt der Siedepunkt des Wassers? bei

g

54

Auf einen Körper wirkt im Wasser die Auftriebskraft.

Wasser hat bei 4 °C seine größte Dichte.

Eis geht in Wasser unter.

Ve

4) Welche Aufgaben hat ein Thermostat?

°C

rla

2) Bei welcher Temperatur liegt der Schmelzpunkt des Wassers? bei 3) Was ist die Anomalie des Wassers? Kreuze an!

1/

°C

1/

1/

2/

5) Mit welchem Instrument misst man die Temperatur?

1/

6) Wärme oder Temperatur? Ordne mit Pfeilen richtig zu!

4/

Wiederholung wird in Joule angegeben

Temperatur

mp e

wird in °C gemessen Maß für Teilchenbewegung

Wärme

Wird nicht angezeigt Energie, die in einem Körper steckt

3/

8) Beschreibe diese Übergänge zwischen zwei Aggregatzuständen, indem du die folgenden Kürzel richtig einsetzt: f: fest, fl: flüssig, g: gasförmig

6/

Oly

7) Wie ist die spezifische Wärmekapazität definiert?

Schmelzen:

Resublimation:

Sublimation:

Verdampfen:

Kondensieren:

Erstarren:

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55 3/

g

9) Nenne die 3 Arten der Wärmeausbreitung!

11) Was geschieht in einem Kühlschrank?

3/

rla

10) Nenne 3 Beispiele für Wärmeisolierung!

3/

Ve

Eine Flüssigkeit wird abwechselnd _______________________ und __________________________.

Dadurch wird ________________ transportiert.

12) Wodurch wird in einer Dampfmaschine Bewegung erzeugt?

Wasserdruck

heiße Luft

1/

Wiederholung Druck des heißen Dampfes

13) Nenne die 4 Takte des Viertaktmotors!

4/

mp e

Wird nicht angezeigt 2/

15) Wo werden Dieselmotoren verwendet? Nenne 4 Beispiele!

4/

16) Wie nennt man den Antrieb eines Düsenflugzeugs?

1/

Oly

14) Nenne 2 Unterschiede zwischen Benzin- und Dieselmotor!

38 – 40: 33 – 37: 27 – 32: 20 – 26: unter 20:

Du bist Physikmeister/Physikmeisterin.

Du hast dir viel gemerkt.

Du weißt schon einiges.

Du solltest noch viel üben!

Du solltest diese Kapitel im Buch noch einmal lesen!

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56 Lösungen Buch S. 91 – 124

g

andere Temperatur-Skalen: Kelvin, Fahrenheit Die Temperatur-Skala, mit der die absolute Temperatur angegeben wird, ist die Kelvin-Skala 1 J entspricht 1 W (Watt)

Die Temperatur ist eine Eigenschaft eines Körpers. Je höher die Geschwindigkeit der Teilchen, aus denen der Körper besteht, im Durchschnitt ist, desto höher ist seine Temperatur. Wenn man den Körper in zwei gleich große Teile zerschneidet, haben beide Teile danach dieselbe Temperatur. Im Gegensatz dazu halbiert sich die Wärme in jedem der beiden Teile. Die Wärme ist die Menge an Energie, die in einem Körper steckt und die dafür sorgt, dass sich seine Teilchen bewegen.

Bringt man zwei Körper mit unterschiedlichen Temperaturen miteinander in Kontakt, dann fließt Wärme, also Energie, vom Körper mit der höheren Temperatur zu dem mit niedrigerer Temperatur.

Die Temperatur des einen Körpers nimmt dabei ab, die des anderen nimmt zu. Wärme fließt so lange, bis beide Körper dieselbe Temperatur haben. „Kälte“ ist keine physikalische Größe. Körper sind nicht„kalt“, sie sind nur unterschiedlich„warm“. Ein Körper, der eine niedrigere Temperatur hat als seine Umgebung, enthält weniger Wärme. Wenn du ihn berührst, fließt Wärme von deinen Fingern in den kälteren Körper. Dadurch sinkt auch die Temperatur in deinen Fingern. Du empfindest die niedrigere Temperatur in deinen Fingern als kalt.

Alkohol

K.20/S. 95/2 K.20/S. 96/3

Ve

rla

K.19/S. 91 (Seitenspalte) K.20/S. 93 (Seitenspalte) K.20/S. 95/1

G F

Fl

Lösungen Fl

G

Fl

F

mp e

G

F

werden nicht angezeigt

K.20/S. 96/4 K.21/S. 98 (Seitenspalte) K.21/S. 101/1 K.21/S. 101/2

Lösungswort: REIBUNGSWÄRME Bei höherer Temperatur werden Lebensmittel, die gekocht werden müssen, rascher gar. Im Druckkochtopf ist eine höhere Temperatur möglich.

Lösungswort: TRIPELPUNKT

–

+

–

+

+

Oly

+

+

–

K.21/S. 102/3

2

3

5 6

K.21/S. 102/4

4

1

Verdampfen – flüssig gasförmig * Erstarren – flüssig fest * Resublimation – gasförmig fest * Kondensieren – gasförmig flüssig * Sublimation – fest gasförmig * Schmelzen – fest flüssig

57

120 + 47 + 80 + 523 = 770

+ –

+ +

–

Ve

+ K.22/S. 110/3 K.22/S. 110/4

g

K.22/S. 105 (Seitenspalte) K.22/S. 109/1 K.22/S. 109/2

Lösungswort: ANOMALIE In einem festen Körper kann es keine Wärmeströmung geben, weil die Teilchen an ihren festen Plätzen bleiben.

In einem Raum ist es am Boden am kältesten und an der Decke am wärmsten.

In einer Glühbirne erhitzt der Strom die Glühwendel so stark, dass sie sichtbares Licht abgibt.

rla

K.21/S. 102/5 K.22/S. 104 (Seitenspalte)

von oben nach unten: 7 * 3 * 5 * 9 * 4 * 8 * 1 * 6 * 2

Lösungen

mp e

werden nicht angezeigt

K.24/S. 112 (Seitenspalte) K.25/S. 119/1

Der Thermostat schaltet den Kühlschrank ein und aus und regelt so die Temperatur im Inneren.

Wärmetauscher

Heizkörper

Kompressor

Drossel

Oly

Verdampfung

K.25/S. 119/2 K.25/S. 120/3 K.25/S. 120/4

Kondensation

Wärmetauscher

Lösungswort: ZYLINDER von links nach rechts: Strahltriebwerk * Dampfmaschine * Dampfturbine * 4-Takt-Motor * Wankelmotor * 2-Takt-Motor * Dieselmotor Lösungswort: TURBINE

58 Versuchsanleitungen: Beobachtungen (B)/Schlussfolgerungen (S) (Lehrer/innenheft S. 44 – 50)

VA 3

VA 4

VA 5

VA 6

g

rla

Lösungen

werden nicht angezeigt

Oly

VA 7

Ve

VA 2

Ausdehnung von Flüssigkeiten beim Erwärmen: B: Das Wasser steigt im Hals des Rundkolbens nach oben. * S: Durch das Erwärmen dehnt sich das Wasser aus. * Beim Abkühlen sinkt der Wasserspiegel wieder.

Ballons mit unterschiedlicher Dichte: B: Der Ballon mit kaltem Wasser sinkt auf den Boden der Wanne, der mit warmem Wasser schwimmt an der Oberfläche. * S: Die Dichte des warmen Wassers ist kleiner als die des verdrängten Wassers in der Wanne. Dadurch entsteht ein Auftrieb. Die Dichte des Wassers im anderen Ballon ist höher als die des Wassers in der Wanne, er sinkt.

Zuckerlöslichkeit: B: Der Würfelzucker im warmen Wasser zerfällt rascher als der in kaltem Wasser. * S: Die Geschwindigkeit der Wasserteilchen ist umso größer, je wärmer das Wasser ist. Daher stoßen die Teilchen des warmen Wassers rascher und häufiger an die Teilchen des Zuckers. Dabei wird mehr Energie übertragen. Dadurch werden die Zuckerteilchen im warmen Wasser rascher aus dem Zuckerwürfel herausgeschlagen. * Frage: Brownsche Bewegung Heißtee und Eistee: B: Das warme Wasser verfärbt sich rascher als das kalte. * S: Im warmen Wasser bewegen sich die Teilchen schneller. Sie kommen daher häufiger mit dem Tee im Teebeutel in Kontakt. Daher verteilen sich die aus den Teeblättern gelösten Stoffe rascher im Wasser.

Der gekrümmte Streifen: B: Der Streifen krümmt sich. S: Beim Erwärmen dehnen sich Stoffe aus.

Das Aluminium dehnt sich stärker aus als das Papier.

Ausdehnung von Gasen beim Erwärmen: B1: Aus der Öffnung des Rundkolbens steigen Luftbläschen auf. * S1: Die Luft im Rundkolben wird durch die Wärme der Hände erwärmt und dehnt sich dabei aus. * B2: Das Wasser steigt wieder nach oben. * S2: Beim Abkühlen zieht sich die Luft wieder zusammen.

Das Thermometer: B1: Der Tropfen bewegt sich im Strohhalm nach oben. * B2: Der Tropfen wandert nach unten. * S: Die Luft unterhalb des Tropfens dehnt sich beim Erwärmen aus und schiebt den Tropfen nach oben.

Der wachsende Luftballon: B: Der Luftballon füllt sich. * S: Beim Erwärmen des Wassers wird auch die Luft in der Flasche erwärmt. Diese dehnt sich aus und bläst den Luftballon auf.

Der versteckte Luftballon: B: Der Luftballon wird in die Flasche gesaugt. * S: Durch das Ausspülen mit heißem Wasser wird die Luft in der Flasche erwärmt. Danach kühlt sie ab und zieht sich dabei zusammen. Es entsteht ein Unterdruck, der den Ballon ansaugt.

Kältemischung: B1: Nach einiger Zeit wird das Eis-Salz-Gemisch breiig bzw. flüssig. * B2: Die Temperatur sinkt ab. * S: Zum Auflösen des Salzes wird Wärme benötigt. Beim Lösen eines festen Stoffes in einer Flüssigkeit wird der Kristallaufbau zerstört, indem sich die Teilchen der Flüssigkeit zwischen die Teilchen des festen Stoffes schieben. Dazu ist Energie erforderlich.

Anomalie des Wassers: B: Nach einiger Zeit zeigt das Thermometer am Boden des Glases eine höhere Temperatur als das an der Oberfläche. * S: Wasser hat bei 4 °C die größte Dichte. Kühleres Wasser steigt daher an die Oberfläche.

Das Laufrad über der Kerze: B: Die Spirale beginnt sich in eine Richtung zu drehen. * S: Die Teilchen der erwärmten Luft steigen nach oben und geben ihre Bewegungsenergie an die Spirale ab.

Das Doppelglasfenster: B: Die Butter am kleinen Becherglas schmilzt rascher. * S: Der Luftspalt zwischen dem kleinen und dem großen Glas wirkt als Isolierschicht. In dieser wird Wärme nur durch Konvektion übertragen. Luft ist ein schlechterer Wärmeleiter als Glas.

Hell und Dunkel: B: In beiden Tassen steigt die Temperatur an, wobei sie in der mit dem schwarzen Papier stärker ansteigt. * S: Dunkle Farben absorbieren Wärmestrahlung besser als helle Farben.

Abschirmung der Wärmestrahlung: B: Zunächst verspürt man auf der Hand Wärme. Sobald das Blatt Papier dazwischen gehalten wird, nimmt die Wärme ab. * S: Das Papier schirmt die Wärmestrahlung der Lichtquelle ab.

mp e

VA 1

59 Lösungen Lehrer/innenheft S. 51 – 55

AB 1

g

1. obere Reihe: Schmelzen * Verdampfen * Sublimation untere Reihe: Resublimation * Erstarren * Kondensieren 2.

5

6 3

rla

2

1

4

7

1. Lösungswort: ZIRKULATION 2.

AB 3

1.

Ve

AB 2

3

Lösungen 2 4

mp e

1. Der Kompressor 2. Der Kondensator 3. Die Drossel 4. DerVerdampfer

1

2.

werden nicht angezeigt 1.

2.

3.

4.

5.

6.

bei 100 °C bei 0 °C Wasser hat bei 4 °C die größte Dichte.

Er schaltet die Heizung ein und aus. * Er regelt die Temperatur.

Thermometer

Oly

Wiederholung

7. Die spezifische Wärmekapazität eines Stoffes gibt an, wie viel Energie erforderlich ist, um kg des Stoffes um 1 K zu erwärmen.

8. Schmelzen: f → fl * Resublimation: g → f * Sublimation: f → g * Verdampfen: fl → g * Kondensieren: g → fl * Erstarren: fl → f 9. Wärmeleitung * Wärmeströmung/Konvektion * Wärmestrahlung 10. z. B. Fell * luftgefüllte Hohlräume * mehrere Schichten * Dämmplatten * Isolierschaum 11. Eine Flüssigkeit wird abwechselnd verdampft und kondensiert/verflüssigt. Dadurch wird Wärme transportiert.

12. Druck des heißen Dampfes 13. Ansaugtakt * Verdichtungstakt * Arbeitstakt * Auspufftakt 14. keine Zündkerzen/Glühkerzen * kein Vergaser/Einspritzen von Diesel/Benzin-Luft-Gemisch 15. z. B. Automotor * LKW-Motor * Lokomotive * Schiffsmotor * Notstromaggregat 16. Strahltriebwerk

60 WÄRME AUF DER ERDE (Kapitel 26 – 30)

g

1. LERNZIELE:

Ve

rla

Die Schüler und Schülerinnen sollen: è über die Bedeutung von Wärme und Temperatur für das Leben auf der Erde erfahren, è die Bedeutung der Sonne für den Wärmehaushalt der Erde erkennen, è die Verteilung der Wärmeenergie auf der Erdoberfläche sowie die Klimazonen kennen, è die Entstehung von Tag und Nacht sowie der Jahreszeiten begreifen, è über die Wärmespeicher an der Erdoberfläche Bescheid wissen, è die Ursachen für die Entstehung von Luftbewegungen kennen, è die weltweiten Windsysteme kennen, è den Wasserkreislauf in der Atmosphäre beschreiben können, è die verschiedenen Niederschlagsarten kennen, è die Bedeutung von Meeresströmungen für das Klima erkennen, è Ursachen für und Auswirkungen von Klimaveränderungen verstehen, è den Treibhauseffekt und das Ozonloch erklären können, è Maßnahmen für Klima- und Umweltschutz kennen, è Maßnahmen für verantwortungsvollen Umgang mit natürlichen Ressourcen anwenden können, è über Mülltrennung und Recycling Bescheid wissen.

2. HANDLUNGSORIENTIERTER UNTERRICHT / VERSUCHSANLEITUNGEN FÜR LEHRER/INNEN: WARMES UND KALTES WASSER

Material: große Glaswanne mit Wasser * blaue und rote Lebensmittelfarbe * heißes Wasser * lange Pipette

mp e

Anleitung: Zunächst wird ein wenig Wasser blau gefärbt. Aus diesem Wasser werden Eiswürfel hergestellt. Ein blauer Eiswürfel wird vorsichtig in die mit Wasser gefüllte Glaswanne gelegt.

Was geschieht?

Das Eis beginnt zu schmelzen. Es zeigen sich blaue Schlieren, die auf den Boden der Wanne sinken. Am Boden bildet sich eine blaue Schicht.

Anleitung: Heißes Wasser wird rot gefärbt. Mit einer Pipette wird dieses heiße Wasser vorsichtig auf den Boden der mit Wasser gefüllten Wanne gebracht.

Was geschieht?

Das rot gefärbte Wasser steigt in der Wanne auf und bildet eine Schicht auf der Oberfläche.

Schlussfolgerung: Dieses Experiment zeigt, wie sich warmes und kaltes Wasser verhalten. Analog dazu verhalten sich auch warme und kalte Luftmassen in der Atmosphäre.

WOLKEN IM GLAS

Oly

Material: Standzylinder * Glasplatte (zum Abdecken) * Zündhölzer * lauwarmes Wasser * dunkler Hintergrund Anleitung: Der Standzylinder wird vor den dunklen Hintergrund gestellt. Ein Zündholz wird angezündet, im brennenden Zustand in den Standzylinder gehalten und dann ausgeblasen. Danach wird der Zylinder rasch mit der Glasplatte abgedeckt. Man wartet einige Zeit, bis sich der Rauch des Zündholzes gleichmäßig im Standzylinder verteilt hat. Dann schiebt man die Glasplatte ein Stück zur Seite, gießt ein wenig warmes Wasser hinein und verschließt den Zylinder wieder.

Was geschieht?

Im Standzylinder bilden sich rasch Wolken.

Schlussfolgerung: Die Rauchpartikel dienen als Kondensationskeime. An ihnen lagert sich das verdunstende Wasser in winzigen Tröpfchen an und bildet so die Wolken. Analog dazu bilden sich in der Atmosphäre Wolken.

61 BODENNEBEL

g

Material: große Glaswanne * Glasplatte (zum Abdecken) * Zündhölzer * Eiswürfel * flache Schüssel

Was geschieht?

Am Boden der Wanne bildet sich Nebel.

rla

Anleitung: Die Eiswürfel werden in die Schüssel gegeben und diese wird in die Wanne gestellt. Die Wanne wird mit der Glasplatte abgedeckt. Anschließend entzündet man das Streichholz, schiebt die Glasplatte ein wenig zur Seite und hält es dort in die Wanne. Das Zündholz wird ausgeblasen und die Wanne rasch wieder vollständig verschlossen.

Schlussfolgerung: Die Rauchpartikel wirken als Kondensationskeime. Die Kondensation von Wasser ist stark temperaturabhängig. Durch das Eis bildet sich am Boden der Wanne eine kalte Luftschicht. Sobald Kondensationskeime vorhanden sind, kondensiert dort der gesamte Wasserdampf, der sich in der Luft in der abgedeckten Wanne befindet. So entsteht Bodennebel. Auch in der Natur bildet sich so Bodennebel, wenn sich der Boden in der Nacht abkühlt.

Ve

TEMPERATURAUSGLEICH DURCH WASSER

Material: 2 Glasgefäße mit Glasdeckel * Wasser * trockene Erde oder Sand * Thermometer

Anleitung: In ein Gefäß wird einige cm hoch Wasser gefüllt, in das andere gibt man bis zur gleichen Höhe trockene Erde oder Sand. Die Temperaturen beider Stoffe werden gemessen und notiert. Anschließend stellt man die beiden verschlossenen Gefäße in die Sonne und lässt sie dort einige Zeit stehen. Dann misst man erneut die Temperaturen und notiert sie. Die beiden Gefäße werden erneut verschlossen und in den Schatten gestellt. Einige Zeit später misst man erneut die Temperatur.

Was geschieht?

Im mit Erde gefüllten Gefäß steigt die Temperatur rascher an als in dem mit Wasser gefüllten. Im Schatten sinkt die Temperatur rascher wieder ab.

mp e

Schlussfolgerung: Die spezifische Wärmekapazität von Wasser ist höher als die von Erde/Sand. Daher steigt die Temperatur bei Zuführen von Wärmeenergie rascher an. Dieses Experiment zeigt, wie Wasserflächen auf der Erde für einen Temperaturausgleich zwischen Tag und Nacht bzw. zwischen den Jahreszeiten sorgen.

Oly

Variante: Neben dem Wasser können verschiedene Arten von Erde verwendet werden (z. B. nasse und trockene Erde, helle und dunkle Erde). Dabei kann beobachtet werden, dass sich unterschiedliche Böden unterschiedlich rasch erwärmen.

Arbeitsblatt 1 / Kopiervorlage Name:

Wärme auf der Erde Datum:

Wind und Wolken

g

62

Dabei erwärmt sie sich.

Luft strömt den Boden entlang von Gebieten mit höherem Luftdruck zu solchen mit geringerem.

Daher gibt es über Hochdruckgebieten häufig wolkenloses Wetter.

Ve

Da kühlere Luft weniger Wasserdampf lösen kann, kondensiert das in ihr enthaltene Wasser. Über den stärker erwärmten Gebieten erwärmt sich auch die Luft.

Daher lösen sich die Wolken auf.

Die Sonnenstrahlung erwärmt manche Gebiete der Erdoberfläche stärker als andere.

In großer Höhe strömt die Luft in Richtung zum Hochdruckgebiet.

Die Luft, die in ein Tiefdruckgebiet strömt, steigt dort nach oben.

Im Hochdruckgebiet sinkt die Luft wieder ab.

Daher steigt hier der Luftdruck an.

mp e

R F L U I E 1 T K D I F B C R W

rla

Der folgende Text beschreibt, wie Wolken entstehen und sich wieder auflösen. Leider sind die einzelnen Sätze durcheinander gekommen. Bringe sie in die richtige Reihenfolge, dann erhältst du ein Lösungswort!

Wärmere Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen als kühlere.

Beim Aufsteigen und Abkühlen bilden sich daher Wolken.

Dabei kühlt sie ab.

Dabei nimmt sie die Wolken mit sich.

Lösungswort:

T 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Lies diesen Informationstext und beantworte anschließend die Fragen!

Oly

Luft, die über dem Äquator erwärmt wird und aufsteigt, strömt in nördliche und südliche Richtung zu den Polen.

Aufgrund der Kugelgestalt der Erde hat sie immer weniger Platz, je weiter sie sich vom Äquator entfernt. Sie wird daher zusammengedrückt und ihre Dichte steigt an. Bei einer Breite von ca. 30° sinkt sie daher ab und strömt am Boden zum Äquator zurück. Dabei wird sie durch die Erddrehung nach Westen abgelenkt. So entsteht auf der Nordhalbkugel der Nordost- und auf der Südhalbkugel der Südost-Passat.

Wo strömt die Luft vom Äquator zu den Polen? am Boden

in den Meeren

in großer Höhe

Wie heißt derWind, der dadurch auf der Südhalbkugel entsteht?

Südost-Passat

Nordost-Passat

Nordsüd-Passat

Was geschieht mit der Luft, wenn sie sich vom Äquator entfernt? sie steigt auf

© Olympe Verlag

der O2-Gehalt nimmt zu

ihre Dichte nimmt zu

Wärme auf der Erde Datum:

g

Arbeitsblatt 2 / Kopiervorlage Name:

63

Wasser auf der Erde

rla

Setze die richtigen Nummern in dieses Bild desWasserkreislaufs ein!

Bäche und Flüsse leiten das Wasser an der Erdoberfläche ab.

2

Durch die Sonneneinstrahlung wird Wasser erwärmt. Dabei bildet sich Wasserdampf.

3

Das in den Wolken enthaltene Wasser fällt in Form von Niederschlägen auf die Erde.

4

Die aufsteigende Luft kühlt ab. Da kühlere Luft weniger Wasserdampf aufnehmen kann, kondensiert das Wasser. Dabei bilden sich Wolken.

Ve

1

mp e

Lies die Texte und stelle fest, von welcher Niederschlagsart die Rede ist! Setze die richtige Nummer in die Tabelle und entscheide, ob es sich um Niederschlag in fester oder flüssiger Form handelt! Kreuze auch an, durch welchen physikalischen Effekt der Niederschlag ausWasserdampf entsteht!

1. In den Wolken lagern sich winzige Wassertröpfchen an Staubteilchen an und gefrieren dort. Weitere Tröpfchen lagern sich an und gefrieren, sodass größere Kristalle entstehen. Viele dieser Kristalle können durch weitere Tröpfchen miteinander verklebt werden, sodass sich Flocken bilden.

2. In Gewitterwolken gefriert Wasser an Kristallisationskeimen zu Eis. Durch Aufwinde werden diese kleinen Eiskörnchen immer wieder nach oben getragen, sodass weiteres Wasser daran gefrieren kann. So entstehen Eiskörner, die einen Durchmesser von bis zu 10 cm haben können.

5. Kühlt die Luft in Bodennähe ab, nimmt 4. Diese Form des Niederschlags entsteht, ihre Fähigkeit ab, Wasserdampf aufzunehmen. Der überschüssige Wasserdampf lagert sich an kühlen Flächen in Form von Wasser ab.

Oly

wenn Schneekristalle durch angefrorene Wassertröpfchen zu bis zu 5 mm großen Kügelchen verklumpen.

Nr.

Niederschlag

fest

flüssig

3. Kühlt die Luft in Bodennähe ab, nimmt ihre Fähigkeit ab, Wasserdampf aufzunehmen. Fällt dabei die Temperatur an der Erdoberfläche unter den Gefrierpunkt, so bilden sich aus der Luft direkt winzige Eiskristalle an kalten Oberflächen.

6. Aus dem Wasserdampf in Wolken bilden sich winzige Tröpfchen. Diese verbinden sich miteinander, bis die Tropfen so schwer sind, dass sie zur Erde fallen.

entsteht durch Kondensation Erstarren Resublimation

Regen

Schnee

Graupel Hagel Tau

Reif

© Olympe Verlag

Arbeitsblatt 3 / Kopiervorlage Name:

Wärme auf der Erde Datum:

Klimaveränderungen

g

64

rla

In dieser Liste sind einige Ursachen für Klimaveränderungen aufgeführt. Entscheide, ob es sich dabei um natürlicheVorgänge oder vom Menschen verursachte Eingriffe handelt!

Mensch

Trockenlegen von Sümpfen

Natur

CO2-Zunahme durch fossile Brennstoffe

Vulkanismus Bodenversiegelung

Ve

Veränderung der Erdbahn

Veränderung der Sonnenaktivität Rückgang der Regenwälder Kontinentalverschiebung

mp e

Betrachte die folgenden Bildpaare! Ringle jeweils das ein, das einen Beitrag zum Klimaschutz darstellt!

Begründe jeweils deine Entscheidung

Pro tig! f a du Ne !S ct h c w s ! of h Fri c Z s i e r i a e lan St d

Oly

Begründung:

Begründung:

© Olympe Verlag

Begründung:

Begründung:

Wiederholung Name:

65

g

Wärme auf der Erde Datum:

1) Ordne mit Pfeilen richtig zu!

2/

Sie passen ihre Körpertemperatur der Umgebung an.

gleichwarme Tiere

Sie halten ihre Körpertemperatur konstant.

2) Beantworte die Fragen, indem du richtig ankreuzt!

rla

wechselwarme Tiere

3/

ein Drittel

die Hälfte

Ve

a) Welcher Anteil der Sonnenenergie wird von der Erdoberfläche aufgenommen?

zwei Drittel

b) Wie fallen die Sonnenstrahlen an den Polen im Verhältnis zum Äquator ein? steiler

flacher

gleich

c) Welche Jahreszeit herrscht auf der Südhalbkugel, wenn auf der Nordhalbkugel Sommer ist?

Herbst

Winter

mp e

Sommer

Wiederholung

3) Zu welcher Tageszeit herrscht der Landwind vor?

1/

4) Wie nennt man Linien, die Orte mit gleichem Luftdruck verbinden?

1/

5) Womit beschäftigten sich Meteorologen und Meteorologinnen?

1/

6) Fülle die Lücken!

4/

Wird nicht angezeigt

Wind entsteht durch die ungleichmäßige __________ -----____________ der Erdoberfläche.

Oly

Wo sie sich stärker erwärmt, nimmt der ______________________ zu. Von diesen Orten strömt die _________________ zu Orten, an denen der _______________________ geringer ist.

7) Nenne 3 weltweite Windsysteme!

3/

© Olympe Verlag

66 8) Zeichne in der Skizze ein, wo sich bei Föhn das Hochdruckgebiet (H) und das Tiefdruckgebiet (T) befinden!

Ve

rla

g

Wiederholung

Wird nicht angezeigt

2/

mp e

9) Welche Strahlung wird durch die Ozonschicht der Erde abgehalten?

1/

1/

11) Nenne 5 Möglichkeiten, wie du selbst zum Klima- und Umweltschutz etwas beitragen kannst!

5/

Oly

10) Wo befindet sich das Ozonloch?

23 – 24: 20 – 22: 16 – 19: 12 – 15: unter 12:

© Olympe Verlag

Du bist Physikmeister/Physikmeisterin.

Du hast dir viel gemerkt.

Du weißt schon einiges.

Du solltest noch viel üben!

Du solltest diese Kapitel im Buch noch einmal lesen!

67 Lösungen Buch S. 125 – 148

K.27/S. 130/4 K.28/S. 132 (Seitenspalte) K.28/S. 133 (Seitenspalte) K.28/S. 135/1

g

rla

K.27/S. 129/2 K.27/S. 130/3

Die Temperatur ist ein Maß für die Teilchenbewegung in einem Körper. Die Wärme ist die Energie, die in einem Körper enthalten ist.

Der Wendekreis ist der Breitenkreis bei 23,5°. Zu Frühlings- und Herbstbeginn fallen hier die Sonnenstrahlen senkrecht ein. Der Polarkreis ist der Breitenkreis bei 66,5°. von links nach rechts: Wasserkraft * Gezeitenkraft * Kernenergie * Erdöl * Kohle * Sonnenenergie * Erdwärme * Windenergie Lösungswort: NEBEL spezifische Wärmekapazität

Ve

K.27/S. 125 (Seitenspalte) K.27/S. 128 (Seitenspalte) K.27/S. 129/1

Hecheln (K) * Federn ( W) * Belecken des Fells (K) * Fettschicht (W) * Schwitzen (K) * Haare (W) Auf der Südhalbkugel dreht sich der Wirbel in die Gegenrichtung.

Lösungen

Auf der Südhalbkugel heißt der Passat„Südost-Passat“.

Vormittag Talwind

T

Abend Bergwind

Berg

H

Berg

T

Tal

Tal

mp e

H

K.28/S. 135/2

1

werden nicht angezeigt 5

4

3

2

K.28/S. 136/3 K.29/S. 141/1

Oly

K.29/S. 141/2 K.29/S. 142/3

Lösungswort: ERDDREHUNG Mit dem Ende …: Natur * Die globale Erwärmung …: Mensch * Der natürliche Lebensraum …: Mensch * Viele Millionen Jahre …: Natur * Vor etwa 252 Mio. Jahren …: Natur * Früher lebten Pandabären …: Mensch von oben nach unten: 1 * 4 * 3 * 5 * 2 A) zu * 0,6 °C * 50 ppm B) sie nahm ab * er stieg geringer an Die Aschewolke hielt die Sonnenstrahlung ab.

Lösungswort: OZON Alternative Energieformen tragen nicht zum Treibhauseffekt bei, weil kein zusätzlicher Kohlenstoff in die Atmosphäre gelangt.

Wenn im Winter meine Lippen rissig sind, behandle ich sie mit Honig. * Für mein weiches Haar verwende ich Olivenöl. * Ich habe ganz raue Ellbogen. Ich helfe mir mit Avocado. * Ich möchte glänzendes Haar. Daher verwende ich Apfelessig. * Damit meine Zähne heller werden, brauche ich Backpulver. * Zum Haare waschen verwende ich Eigelb. * Wenn ich im Gesicht einen Pickel habe, hilft mir Knoblauch.

Ressource: Hilfsmittel, mit dem etwas hergestellt wird. * Abrieb: durch Reibung an der Oberfläche abgeschliffenes Material * Saison: bestimmter Zeitabschnitt des Jahres Lösungswort: MÜLL Begriff: MÜLLTRENNUNG

K.29/S. 142/4 K.30/S. 143 (Seitenspalte) K.30/S. 147/1

K.30/S. 147/2 K.30/S. 148/3 K.30/S. 148/4

68 Lösungen Lehrer/innenheft S. 62 – 66

AB 1 AB 2

g

1. Lösungswort: TIEFDRUCKWIRBEL 2. in großer Höhe * Südost-Passat * ihre Dichte nimmt zu 1.

2

3 2 1 AB 3

rla

4

Ve

1. Trockenlegen von Sümpfen: Mensch * CO2-Zunahme durch fossile Brennstoffe: Mensch * Veränderung der Erdbahn: Natur * Vulkanismus: Natur * Bodenversiegelung: Mensch * Veränderung der Sonnenaktivität: Natur * Rückgang der Regenwälder: Mensch * Kontinentalverschiebung: Natur 2. !

P ftig N rodu ! Sa h e c w Z ct of s !

Fri sch i ea r i lan Ste d

mp e

Lösungen

werden nicht angezeigt

Wiederholung

1. wechselwarme Tiere: Sie passen ihre Körpertemperatur der Umgebung an. gleichwarme Tiere: Sie halten Ihre Körpertemperatur konstant.

2. a) zwei Drittel * b) flacher * c) Winter 3. in der Nacht 4. Isobaren 5. mit dem Wetter 6. Erwärmung * Luftdruck * Luft * Luftdruck 7. richtige Antworten: Passat * Polarer Ostwind * Westwindzone * Jetstreams 8.

Oly

H

T

9. UV-Strahlung 10. über der Antarktis 11. Antwortmöglichkeiten: Siehe Kapitel 30 des Lehrbuches