Wärmebildkamera. Aufgabe 1. Lies ab, wie groß die Temperatur der Lippen (am Punkt P) ist. ca. 24 C ca. 28 C ca. 32 C ca. 34 C

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1 Wärmebildkamera Ob Menschen, Tiere oder Gegenstände: Sie alle senden unsichtbare Wärmestrahlen aus. Mit sogenannten Wärmebildkameras können diese sichtbar gemacht werden. Dadurch kann man die Temperatur eines Körpers messen, ohne ihn dabei zu berühren. Die folgende Abbildung zeigt das Gesicht einer Frau, die von einer Wärmebildkamera aufgenommen wurde. P Aufgabe 1 Lies ab, wie groß die Temperatur der Lippen (am Punkt P) ist. ca. 24 C ca. 28 C ca. 32 C ca. 34 C Aufgabenerstellerin: Mag. Susanne Neumann, AECC Physik Wien und BRG 14 Wien Seite 1

2 Aufgabe 2 a. Kreuze an, welche Form des Wärmetransports von Wärmebildkameras genutzt wird. Wärmeleitung Wärmeströmung Wärmestrahlung b. Kreuze eine Begründung für deine Antwort an: Die Wärme wird von Teilchen zu Teilchen weitergegeben. Die Wärme wird ohne Berührung übertragen. Die Wärme gelangt durch Luftströmungen zur Kamera. Aufgabe 3 Welchen Zusammenhang gibt es zwischen der Temperatur des Körpers und der ausgesandten Strahlungsenergie? richtig falsch Wenn die Temperatur tiefer ist, wird mehr Strahlungsenergie Bei tieferer Temperatur wird weniger Strahlungsenergie Wenn die Temperatur höher ist, wird mehr Strahlungsenergie Bei höherer Temperatur wird weniger Strahlungsenergie Es gibt keinen Zusammenhang zwischen der Temperatur eines Körpers und der ausgesandten Strahlungsenergie. Aufgabenerstellerin: Mag. Susanne Neumann, AECC Physik Wien und BRG 14 Wien Seite 2

3 Aufgabe 4 Welche Strahlungsart nutzt man bei der Wärmebildkamera? Röntgenstrahlung Infrarot-Strahlung (= IR-Strahlung) Ultraviolett-Strahlung (= UV-Strahlung) Gammastrahlung (= radioaktive Strahlung) Aufgabe 5 Lukas meint: Strahlung ist gefährlich, man muss sich vor ihr schützen. Deswegen sollte die Kamerafrau Schutzkleidung tragen, wenn sie mit der Wärmebildkamera fotografiert. Was meinst du dazu? a. Wie beurteilst du die Gefährlichkeit von Strahlung im Allgemeinen? richtig Strahlung ist auf alle Fälle gefährlich. Ob Strahlung gefährlich ist oder nicht, hängt von ihrer Intensität ab. Ob Strahlung gefährlich ist oder nicht, hängt von der Art der Strahlung ab. Nur radioaktive Strahlung ist gefährlich. falsch b. Wie beurteilst du die Gefährlichkeit von Wärmestrahlung? Wärmestrahlung ist gefährlich und kann Krebs verursachen. Wärmestrahlung ist nur gefährlich, wenn die Kamerafrau so etwas täglich macht. Wärmestrahlung ist in diesem Fall ungefährlich. c. Wie beurteilst du Lukas Vorschlag? Die Kamerafrau sollte auf jeden Fall Schutzkleidung tragen. Es ist nicht nötig, dass sie Schutzkleidung trägt. Nicht nur die Kamerafrau, sondern auch die Person, die fotografiert wird, sollte vor der Strahlung geschützt werden. Aufgabenerstellerin: Mag. Susanne Neumann, AECC Physik Wien und BRG 14 Wien Seite 3

4 Wärmebildkamera Zuordnung zum Kompetenzmodell (KM) Aufgabe(n) KM Beschreibung P3.1 Grundlegende physikalische Begriffe und Größen (Temperatur, Druck, Energie, Wärmekapazität) E2 Ich kann zu Vorgängen und Phänomenen in Natur, Umwelt und Technik 1 Fragen stellen und Vermutungen aufstellen. N1 Ausgehend von stark angeleitetem, geführtem Arbeiten Sachverhalte aus Natur, Umwelt und Technik mit einfacher Sprache beschreiben, mit einfachen Mitteln untersuchen und alltagsweltlich bewerten; reproduzierendes Handeln. P3.3 Zusammenhang zwischen Energie, Temperatur und Teilchenbewegung E4 Ich kann Daten und Ergebnisse von Untersuchungen analysieren (ordnen, vergleichen, Abhängigkeiten feststellen) und interpretieren. 2 N3 Verbindungen (auch komplexer Art) zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik und naturwissenschaftlichen Erkenntnissen herstellen und naturwissenschaftliche Konzepte nutzen können. Verwendung von komplexer Fachsprache (inkl. Modelle); weitgehend selbstständiges Handeln. P3.3 Zusammenhang zwischen Energie, Temperatur und Teilchenbewegung S1 Ich kann Daten, Fakten und Ergebnisse aus verschiedenen Quellen aus naturwissenschaftlicher Sicht bewerten und Schlüsse daraus ziehen. 3 N2 Sachverhalte und einfache Verbindungen zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik unter Verwendung einzelner Elemente der Fachsprache (inkl. Begriffe, Formeln) und der im Unterricht behandelten Gesetze, Größen und Einheiten beschreiben, untersuchen und bewerten. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. P4.4 Licht, Ultraviolett- und Infrarotstrahlung W1 Ich kann Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik beschreiben und benennen. 4 N2 Sachverhalte und einfache Verbindungen zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik unter Verwendung einzelner Elemente der Fachsprache (inkl. Begriffe, Formeln) und der im Unterricht behandelten Gesetze, Größen und Einheiten beschreiben, untersuchen und bewerten. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. P4.4 Licht, Ultraviolett- und Infrarotstrahlung S2 Ich kann Bedeutung, Chancen und Risiken der Anwendungen von naturwissenschaftlichen Erkenntnissen für mich persönlich und für die Gesellschaft erkennen, um verantwortungsbewusst zu handeln. 5 N3 Verbindungen (auch komplexer Art) zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik und naturwissenschaftlichen Erkenntnissen herstellen und naturwissenschaftliche Konzepte nutzen können. Verwendung von komplexer Fachsprache (inkl. Modelle); weitgehend selbstständiges Handeln. Aufgabenerstellerin: Mag. Susanne Neumann, AECC Physik Wien und BRG 14 Wien Seite 4

5 Didaktischer Kommentar: Die Standardaufgabe Wärmebildkamera wurde vorrangig entwickelt, um Schülerinnen und Schülern bewusstzumachen, dass es sich bei Strahlung nicht zwangsläufig um etwas Gefährliches handelt. Dieser negative Zusammenhang wird im naturwissenschaftlichen Unterricht leicht dadurch erzeugt, dass als Musterbeispiel für Strahlung die ionisierende Strahlung (z. B. im Kontext Radioaktivität) behandelt wird. Wenn nicht explizit betont wird, dass es sich auch bei sichtbarem Licht und Wärmestrahlung um Strahlungsarten handelt, die (natürlich bei nicht zu hoher Intensität) positive Aspekte für uns und unsere Umwelt liefern, bleibt den Schülerinnen und Schülern diese Sichtweise verwehrt. Das Bild der Wärmekamera, das als Input für die Standardaufgabe verwendet wurde, verdeutlicht Schülerinnen und Schülern sowohl den Umweltbezug ( Wir alle senden Wärmestrahlung aus ) als auch die technische Nutzung dieses Phänomens. Den Schülerinnen und Schülern soll bewusst werden, dass Infrarotstrahlung uns ständig umgibt und man sie auch zur Temperaturmessung oder zum Aufspüren von Lebewesen im Dunkeln mit Hilfe eines Nachtsichtgeräts verwenden kann. Ein weiteres Ziel dieser Standardaufgabe ist das Bewusstmachen von Sicherheitsaspekten. Dass Sicherheit im Umgang mit Strahlung eine große Rolle spielt, sollen Schüler/innen der 8.Schulstufe wissen, allerdings sollten sie bewusst differenzieren können, unter welchen Umständen Schutzmaßnahmen nötig sind. Bei der konkreten Aufgabenstellung wurde darauf geachtet, wichtige Grundfertigkeiten, die im naturwissenschaftlichen Unterricht trainiert werden sollten, zu üben. Zu diesen Grundfertigkeiten zählt die Fähigkeit, aus einer Grafik Werte ablesen zu können sowie grundlegende Zusammenhänge zwischen zwei physikalischen Größen zu formulieren. Aufgabenerstellerin: Mag. Susanne Neumann, AECC Physik Wien und BRG 14 Wien Seite 5

6 Wärmebildkamera Lösungen Ob Menschen, Tiere oder Gegenstände: Sie alle senden unsichtbare Wärmestrahlen aus. Mit sogenannten Wärmebildkameras können diese sichtbar gemacht werden. Dadurch kann man die Temperatur eines Körpers messen, ohne ihn dabei zu berühren. Die folgende Abbildung zeigt das Gesicht einer Frau, die von einer Wärmebildkamera aufgenommen wurde. P Aufgabe 1 Lies ab, wie groß die Temperatur der Lippen (am Punkt P) ist. ca. 24 C ca. 28 C ca. 32 C ca. 34 C Aufgabenerstellerin: Mag. Susanne Neumann, AECC Physik Wien und BRG 14 Wien Seite 6

7 Aufgabe 2 c. Kreuze an, welche Form des Wärmetransports von Wärmebildkameras genutzt wird. Wärmeleitung Wärmeströmung Wärmestrahlung d. Kreuze eine Begründung für deine Antwort an: Die Wärme wird von Teilchen zu Teilchen weitergegeben. Die Wärme wird ohne Berührung übertragen. Die Wärme gelangt durch Luftströmungen zur Kamera. Aufgabe 3 Welchen Zusammenhang gibt es zwischen der Temperatur des Körpers und der ausgesandten Strahlungsenergie? richtig falsch Wenn die Temperatur tiefer ist, wird mehr Strahlungsenergie Bei tieferer Temperatur wird weniger Strahlungsenergie Wenn die Temperatur höher ist, wird mehr Strahlungsenergie Bei höherer Temperatur wird weniger Strahlungsenergie Es gibt keinen Zusammenhang zwischen der Temperatur eines Körpers und der ausgesandten Strahlungsenergie. Aufgabenerstellerin: Mag. Susanne Neumann, AECC Physik Wien und BRG 14 Wien Seite 7

8 Aufgabe 4 Welche Strahlungsart nutzt man bei der Wärmebildkamera? Röntgenstrahlung Infrarot-Strahlung (= IR-Strahlung) Ultraviolett-Strahlung (= UV-Strahlung) Gammastrahlung (= radioaktive Strahlung) Aufgabe 5 Lukas meint: Strahlung ist gefährlich, man muss sich vor ihr schützen. Deswegen sollte die Kamerafrau Schutzkleidung tragen, wenn sie mit der Wärmebildkamera fotografiert. Was meinst du dazu? d. Wie beurteilst du die Gefährlichkeit von Strahlung im Allgemeinen? Strahlung ist auf alle Fälle gefährlich. Ob Strahlung gefährlich ist oder nicht, hängt von ihrer Intensität ab. Ob Strahlung gefährlich ist oder nicht, hängt von der Art der Strahlung ab. Nur radioaktive Strahlung ist gefährlich. Richtig falsch e. Wie beurteilst du die Gefährlichkeit von Wärmestrahlung? Wärmestrahlung ist gefährlich und kann Krebs verursachen. Wärmestrahlung ist nur gefährlich, wenn die Kamerafrau so etwas täglich macht. Wärmestrahlung ist in diesem Fall ungefährlich. f. Wie beurteilst du Lukas Vorschlag? Die Kamerafrau sollte auf jeden Fall Schutzkleidung tragen. Es ist nicht nötig, dass sie Schutzkleidung trägt. Nicht nur die Kamerafrau, sondern auch die Person, die fotografiert wird, sollte vor der Strahlung geschützt werden. Aufgabenerstellerin: Mag. Susanne Neumann, AECC Physik Wien und BRG 14 Wien Seite 8

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