Physik kurz gefasst 3

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1 Erwin Kaufmann Adolf Zöchling Physik kurz gefasst 3 Zusammenfassungen und Aufgaben zum Wiederholen und Üben 3. Klasse

2 Einige Überlegungen zur Verwendung des Heftes Physik kurz gefasst will und kann kein Lehrbuch ersetzen wohl aber, zumindest zum Teil, Merkhefte oder Mitschriften, um Zeit z.b. für Schülerexperimente zu gewinnen. Die erste Seite jedes Kapitels bringt wichtige Elemente des Lehrstoffes als Zusammenfassungen in Form von Lückentexten. Die Sätze entsprechen in den meisten Fällen genau den Kastentexten in den Lehrbüchern Physik in unserer Welt und Physik verstehen von Kaufmann-Zöchling. Lies diese Sätze sehr aufmerksam durch! Wenn du den Sinn erfasst hast, wirst du keine Schwierigkeiten haben, die am Ende des Kapitels angegebenen Wörter in die Lücken einzusetzen. Die Zwischentitel weisen kurz auf den Inhalt der Sätze hin. Die Abbildungen sollen den jeweiligen Inhalt illustrieren bzw. verdeutlichen und gleichzeitig eine kleine Merkhilfe darstellen. Die Fragen im Kleindruck ermöglichen es dir, mit deinen Mitschülern oder auch mit deinen Eltern zu wiederholen und zu üben. Auf der zweiten Seite findest du Aufgaben in verschiedenster Form, die geeignet sind, dein bisher beim Unterricht und aus dem Lehrbuch erworbenes Wissen und dein Verständnis zu überprüfen. Lies die Texte zu den Auswahlantworten aufmerksam durch und kreuze dann die Antwort, die nach deiner Meinung richtig ist, im Kästchen daneben an! Meist gibt es nur eine richtige Lösung, es können aber auch mehrere Antworten stimmen. Bei den Rätseln sind die fehlenden Wörter in die vorgegebenen Kästchen einzutragen. Die untereinander stehenden Buchstaben im umrahmten Teil müssen einen sinnvollen Begriff ergeben. In weiterer Folge gibt es noch Beispiele zum Nachdenken und Überlegen sowie Je-desto-Sätze und einfache Rechenaufgaben. Nach dem Ausfüllen der Wortlücken und der Ergänzung anderer fehlender Angaben praktischerweise mit Bleistift ist möglichst sofort eine Überprüfung der Richtigkeit notwendig. Du kannst deine Eintragungen mit den Entscheidungen deiner Mitschüler vergleichen und diskutieren und gegebenenfalls berichtigen. Deine Lehrerin bzw. dein Lehrer werden dir bei der Klärung aller Fragen helfen. Gezieltes und wiederholtes Üben von Lerninhalten ist unbedingt notwendig. Du solltest dir darum von den noch leeren Seiten Kopien besorgen, damit du die Übungen einige Male im Schuljahr durchführen kannst. Oder aber du schreibst deine Lösungen von vornherein in ein getrenntes Notizheft. Viel Freude und Erfolg wünschen die Autoren. Schulbuchnummer: (Anhang) Mit Bescheid des Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft und Kultur mit GZ BMBWK 5.018/0066-V/9/2005 vom zur Aufnahme in den Anhang zur Schulbuchliste für die Hauptschulen und allgemeinbildenden höheren Schulen für die 3. Klasse im Unterrichtsgegenstand Physik empfohlen. Kopierverbot Wir weisen darauf hin, dass das Kopieren zum Schulgebrauch aus diesem Buch verboten ist 42 Absatz (3) der Urheberrechtsgesetznovelle 1996: Die Befugnis zur Vervielfältigung zum eigenen Schulgebrauch gilt nicht für Werke, die ihrer Beschaffenheit und Bezeichnung nach zum Schul- oder Unterrichtsgebrauch bestimmt sind. Illustrationen: pavlik-design, Bernd Pavlik, Neusiedl/See Layout und Umschlag: Ing. Martin Stumpauer, öbvhpt 1. Auflage 2006 (1,00) öbvhpt VerlagsgmbH & Co. KG, Wien 2006 Alle Rechte vorbehalten Jede Art der Vervielfältigung, auch auszugsweise, gesetzlich verboten Druck und Bindung: G. Grasl Ges.m.b.H., 2540 Bad Vöslau ISBN

3 INHALTSVERZEICHNIS Unser Leben im Wärmebad 1. Temperatur und Wärmeenergie Energieübertragung durch Teilchenstöße (Wärmeleitung) Energieübertragung durch Strömung (Wärmeströmung) Energieübertragung durch Strahlung (Wärmestrahlung) Die Bedeutung der Wärmeenergie für Lebewesen und Umwelt Schmelzen und Erstarren Verdampfen beim Sieden Erklärung des Siedevorgangs mithilfe des Teilchenmodells Kondensieren von Dampf Besondere Eigenschaften des Wassers Verdunsten und Luftfeuchtigkeit Luftfeuchtigkeit und Kondensation Luftdruckunterschiede und Winde Elektrische Phänomene sind allgegenwärtig 12. Elektrische Kräfte und Ladungen Atombau und elektrische Kräfte Elektrische Aufladung, Entladung und Influenz Elektrische Schaltteile und Stromkreise Elektrische Leiter, Nichtleiter und Halbleiter Die elektrische Spannung (U) Galvanische Zellen und Batterien Solar-, Thermo- und Piezoelektrizität Stromrichtung / Stromarten / Stromstärke (I) Der elektrische Widerstand (R) Das ohmsche Gesetz Die elektrische Leistung (P) Die elektrische Arbeit (W) Elektrotechnik macht vieles möglich 24. Elektrische Energie - Wärme und Licht Elektrischer Strom als Gefahrenquelle Weiterführende Themen Vom Heizen in Haus und Wohnung 26. Brennstoffe Die Verbrennungswärme Heizanlagen Elektrische Raumheizung / Warmwasserbereitung Nutzung der Sonnenstrahlung zum Heizen Die Wärmepumpe Schutz vor Wärmeverlusten Wärmekraftmaschinen 30. Wärmekraftmaschinen mit Kolben Gasturbinen Luftstrahltriebwerke und Raketen

4 4 Temperatur und Wärmeenergie Heiß und kalt Warum fühlen sich manche Körper kalt, andere warm oder heiß an? Je s c h n e l l e r die Teilchen eines Körpers s c h w i n g e n oder sich fortbewegen, desto höher ist seine T e m p e r a t u r. Wärmeenergie Was versteht man unter der Wärmeenergie eines Körpers? Als Wärmeenergie bezeichnet man die Summe der B e w e g u n g s - und Lageenergien der T e i l c h e n eines Körpers. Erhöhung der Wärmeenergie Wodurch kann die Wärmeenergie eines Körpers erhöht werden? Die Wärmeenergie eines Körpers kann erhöht werden a) durch Zufuhr und Umwandlung von mechanischer, e l e k t r i s c h e r oder chemischer Energie sowie b) durch Übertragung von Wärmeenergie von einem w ä r m e r e n auf einen k ä l t e r e n Körper. Maßeinheit der Wärmeenergie Welche Maßeinheit wird für die Wärmeenergie verwendet? Die Einheit der Wärmeenergie ist 1 J o u l e (1 J). Mit der Energie von 1 J kann die T e m p e r a t u r von 1 g W a s s e r um 0,239 C (ca. ¼ C) erhöht werden. Wasser Alkohol Luft Aluminium 900 Lehmziegel um 900 Eisen 450 Blei 128 Spezifische Wärmekapazität Was versteht man unter der spezifischen Wärmekapazität? Die spezifische Wärmekapazität gibt an, wie viel W ä r m e e n e r g i e 1 kg eines Stoffes aufnehmen oder a b g e b e n muss, damit sich seine Temperatur um 1 C ändert. Bewegungs-, Joule, kälteren, Temperatur, schneller, Wärmeenergie, wärmeren, Teilchen, Temperatur, elektrischer, Wasser, abgeben, 1 C, schwingen.

5 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Unter Wärmeenergie versteht man a) die Lageenergie eines heißen Körpers. b) die Bewegungsenergie eines heißen Körpers. c) die Summe der Bewegungs- und Lageenergien der Teilchen eines Körpers. 4 Als Maßeinheit für die Wärmeenergie und alle anderen Energieformen wird verwendet: a) 1 C. b) 1 Joule. c) 1 Kelvin. 5 2 Die Wärmeenergie eines Körpers kann erhöht werden: a) durch das Hochheben des Körpers. b) durch die Zufuhr von Wärmeenergie. c) durch starkes Hämmern des Körpers. 5 Mit der Energie von 1 J kann die Temperatur von 1 g Wasser um a) 0,239 C erhöht werden. b) ca. ¼ C erhöht werden. c) 1 C erhöht werden. 3 Wärmeenergie kann nur abgegeben werden a) von einem heißen an einen kalten Körper. b) von einem größeren an einen kleineren Körper. c) von einem Stoff mit großer Dichte an einen Stoff mit geringerer Dichte. 6 Die spezifische Wärmekapazität gibt an, wie viel Wärmeenergie ein Körper pro kg aufnehmen oder abgeben muss, damit sich seine Temperatur um a) 1 C ändert. b) 4,2 C ändert. c) 1 K ändert. RÄTSEL 1 Zeichen für Joule 2 1 kj (als Wort): J (als Wort): 1 4 Zustandsänderung, die bei einem festen Körper durch Zufuhr von Wärmeenergie eintreten kann. 5 Beim Reiben eines Körpers erhöht sich die energie der Teilchen des Körpers. Im umrahmten Teil ergibt sich die Maßeinheit für die Energie. 1 J 2 K l L O J O U L E 3 M E G A J O U L E 4 S C H M E L Z E N 5 B E W E G U N G S ÜBERLEGE UND RECHNE! 1 Wasser wird erwärmt. Berechne die jeweils erforderliche Energie!! 2 Um wie viel C steigt die Temperatur der einzelnen Wassermengen, wenn je 4,2 kj an Wärmeenergie zugeführt werden? Masse Erwärmung um erforderliche Energie a) 1 kg 1 C 4, 2 k J b) 10 kg 1 C 4 2 k J c) 100 kg 1 C k J d) 1 kg 2 C 8, 4 k J e) 20 kg 10 C k J a) 1 C b) 0, 5 C c) 2 C d) 4 C

6 6 Energieübertragung durch Teilchenstöße Wärmeleitung Was geschieht in einem Körper bei der Wärmeleitung? Bei der Wärmeleitung wird die B e w e g u n g s energie von Teilchen eines Körpers an b e n a c h b a r t e Teilchen weitergegeben. Luft 1 Bettfedern 2 Holz 10 Wasser 20 Mauerwerk 30 Stahl 2000 Aluminium Kupfer Silber Luft, Bewegungs-, Metalle, Vakuum, benachbarte. Wärmeleiter Welche Stoffe sind gute und welche sind schlechte Wärmeleiter? Gute Wärmeleiter sind alle M e t a l l e. Schlechte Wärmeleiter sind z. B. Holz, Glas, Wasser und L u f t. In einem V a k u u m gibt es keine Wärmeleitung. Energieübertragung durch Strömung Wärmeströmung Was geht bei der Wärmeströmung vor sich? Bei der Wärmeströmung steigen erwärmte Luft- und W a s s e r massen von selbst auf. Sie transportieren dabei W ä r m e e n e r g i e. kalt heiß Ursache der Wärmeströmung Was ist die Ursache einer Wärmeströmung? Flüssige und g a s förmige Körper d e h n e n sich beim Erwärmen aus und werden pro Raumeinheit l e i c h t e r. Dadurch s t e i g e n sie in ihrer kälteren Umgebung auf. Meer, Wasser-, dehnen, Flüssigkeiten, Zimmerluft, Wärmeenergie, steigen, Warmwasser-, Winde, gas-, leichter. Bedeutung der Wärmeströmung Welche praktische Bedeutung hat die Wärmeströmung? Wärmeströmung ist wichtig bei der Erwärmung von F l ü s s i g k e i t e n in Gefäßen, bei der Erwärmung der Z i m m e r l u f t und bei der W a r m w a s s e r - heizung. In der Natur ist sie die Ursache für Strömungen im M e e r und für die W i n d e in der Atmosphäre.

7 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Bei der Wärmeleitung in einem Metallstab a) fließt Energie zwischen den Teilchen hindurch. b) geben schwingende Teilchen Stöße weiter. c) bewegen sich schwingende Metallteilchen weiter. 2 Warmes Wasser steigt in kaltem Wasser auf, a) weil sich die Teilchen des warmen Wassers nur nach oben bewegen. b) weil warmes Wasser pro dm3 leichter als kaltes Wasser ist. c) weil die Wasserteilchen vom heißen Boden des Gefäßes nach oben gestoßen werden. 7 RÄTSEL 1 Stoff, in dem es Wärmeströmung gibt 2 In Stoffen kann es keine Wärmeströmung geben. 3 Der aufsteigende über Schornsteinen zeigt Wärmeströmung an. 4 Ein Schornstein zieht umso besser, je er ist. 5 Einrichtung im Haus, die die Wärmeströmung nutzt: heizung 6 Über einer heißen Wärmplatte steigt auf. 7 Kaltes Wasser in warmem Wasser unter. 8 Über einem warmen Heizkörper Luft auf. Im umrahmten Teil ergibt sich die Bezeichnung für eine Möglichkeit der Energieübertragung. 1 W A S S E R 2 F E S T E N 3 R A U C H 4 H Ö H E R 5 W A R M W A S S E R 6 L U F T 7 S I N K T 8 S T E I G T ÜBERLEGE UND ZEICHNE! 1 Vier Kinder halten gleich lange und gleich dicke Stäbe in eine Flamme. In welcher Reihenfolge werden die Kinder die Stäbe fallen lassen müssen? 2 Beispiel für eine einfache Zentralheizungsanlage: Zeichne die fehlenden Verbindungsröhren ein! Kennzeichne die Strömungsrichtung des Wassers durch Pfeilspitzen! Setze die richtigen Nummern zu den einzelnen Bezeichnungen! a) S i l b e r c) E i s e n b) K u p f e r d) G l a s 3 Ausdehnungsgefäß 2 Steigleitung Heizkörper Rücklaufleitung Heizkessel

8 8 Energieübertragung durch Strahlung Entstehung und Wirkung der Wärmestrahlung Wie entsteht Wärmestrahlung und was bewirkt sie? Wärmestrahlung entsteht durch E n e r g i e abgabe elektrisch geladener Teilchen. Trifft Wärmestrahlung auf einen Körper, dann e r h ö h t sie dessen Temperatur. Ausbreitung der Wärmestrahlung Welche Eigenschaften zeigt die Wärmestrahlung bei der Ausbreitung? Wärmestrahlung breitet sich g e r a d l i n i g aus. Sie lässt sich durch Spiegel r e f l e k t i e r e n und durch optische Linsen b r e c h e n. Körperoberfläche und Wärmeaufnahme Wie wirkt sich die Oberfläche eines Körpers auf die Aufnahme von Wärmestrahlung aus? Helle und g l a t t e Körper r e f l e k t i e r e n einen großen Teil der Wärmestrahlung und werden daher weniger e r w ä r m t. Dunkle und r a u e Körper verschlucken (a b s o r b i e r e n ) den größten Teil der Wärmestrahlung und werden daher s t ä r k e r erwärmt. Körperoberfläche und Wärmeabstrahlung Wie wirkt sich die Oberfläche eines Körpers auf die Abstrahlung von Wärmeenergie aus? Bei gleicher Temperatur gibt ein Körper mit d u n k l e r und rauer Oberfläche eine s t ä r k e r e Wärmestrahlung ab als ein Körper mit heller und g l a t t e r Oberfläche. Einfluss des Einstrahlungswinkels auf die Erwärmung Welchen Einfluss hat der Winkel zwischen Körperoberfläche und Wärmestrahlung auf die Erwärmung des Körpers? Ein Körper wird durch die Wärmestrahlung umso stärker e r w ä r m t, je s t e i l e r die Wärmestrahlung auf seine Oberfläche trifft. geradlinig, brechen, raue, dunkler, glatter, steiler, Energie-, reflektieren, glatte, reflektieren, absorbieren, erhöht, erwärmt, stärker, stärkere, erwärmt.

9 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Wärmestrahlung erhöht beim Auftreffen a) die Temperatur eines Körpers. b) die Bewegungsenergie von Körperteilchen. c) die Bewegungsenergie eines Körpers (Ausnahme z. B. die Lichtmühle). RÄTSEL 9 2 Wärmestrahlung a) lässt sich reflektieren. b) breitet sich von einem heißen Körper nur in einer Richtung aus. c) kann durch Glaslinsen gebrochen werden. 3 Eine Thermosflasche verhindert Abgabe und Aufnahme von Wärmestrahlung durch a) eine äußere Kunststoffhülle. b) einen luftleeren Raum zwischen den Flaschenwänden. c) Verspiegelung der Flaschenwände. 1 Art der Wärmeausbreitung ohne Stoff 2 Wärmestrahlung kann man mithilfe einer Glaslinse. 3 Die Luft im Zimmer erwärmt sich vor allem durch 1 W Ä R M E S T R A H L U N G 4 anderer Ausdruck für Wärmeströmung 3 W Ä R M 2 E B S R T E R C Ö H M E U N N G 5 Wärmeausbreitung 4 K O N V E K T I O N von Teilchen zu Teilchen 5 W Ä R M E L E I T U N G 6 Körperbedeckung eines Tieres, 6 P E L Z die die Wärmeenergie schlecht leitet 7 R E F L E K T I E R E N 7 anderer Ausdruck für 8 G E R A D L I N I G zurückwerfen 9 A B S O R B I E R E N 8 Wärmestrahlung breitet 10 R A U C H F A N G sich aus. 9 anderer Ausdruck für verschlucken 10 Teil eine Hauses, in dem oft eine starke Wärmeströmung stattfindet Im umrahmten Teil ergibt sich das Gegenteil von Reflexion. ÜBERLEGE UND ZEICHNE! 1 Erinnere dich an die Versuche zur Reflexion und Absorption von Wärmestrahlung! Zeichne bei allen Thermoskopen nach deiner Schätzung die Höhe der Flüssigkeitssäulen ein! 2 Vier Platten mit gleicher Größe und gleicher Oberfläche werden unter verschiedenen Winkeln in die Sonne gehalten. Welche Platte wird sich am stärksten, welche am wenigsten erwärmen? stärkste Erwärmung bei geringste Erwärmung bei d c

10 10 Die Bedeutung der Wärmeenergie für Lebewesen und Umwelt Entstehung der Körperwärme Woher kommt die Körperwärme bei Menschen und warmblütigen Tieren? Die Körperwärme von Tieren und Menschen entsteht durch eine langsame Verbrennung von N ä h r s t o f f e n in den K ö r p e r z e l l e n Schutz der Tiere gegen Kälte und Hitze Wie sind warmblütige Tiere gegen Wärmeverluste und Wärmeüberschuss geschützt? Tiere schützen sich vor zu großer Wärmeabgabe durch den Aufenthalt in H ö h l e n, sowie durch F e t t schichten, Pelze und Federn. Die Abgabe überschüssiger Wärme wird oft durch V e r d u n s t u n g von Körperflüssigkeit erreicht. Schutz des Menschen gegen Kälte und Hitze Wie schützt sich der Mensch gegen Kälte und Hitze? Menschen schützen sich vor zu starker Wärmeabgabe durch den Aufenthalt in Wohnungen und durch die K l e i d u n g. Die Erweiterung der A d e r n unter der Haut und Verdunstung von S c h w e i ß schützen vor Überhitzung. Schutz der Erde gegen Überhitzung und Auskühlung Wie ist der Planet Erde gegen Überhitzung und Auskühlung geschützt? Wesentlich für die Erhaltung der Temperatur auf der Erde ist die L u f t h ü l l e der Erde. Sie schützt vor zu starker Sonneneinstrahlung und reguliert die A b g a b e von Wärme an das W e l t a l l. Kleidung, Schweiß, Nährstoffen, Verdunstung, Abgabe, Höhlen, Lufthülle, Körperzellen, Weltall, Adern, Fett-.

11 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Die Körperwärme von Tieren und Menschen entsteht a) allein durch die Bewegung. b) hauptsächlich durch Zufuhr von warmer Nahrung. c) durch die langsame Verbrennung von Nährstoffen in den Körperzellen. 2 Der Energiegehalt ( Nährwert ) der Nährstoffe wird richtig angegeben in a) Kilojoule pro Gramm. b) Kilogramm. c) Kilokalorien. 3 Tiere sind vor übermäßiger Wärmeabgabe geschützt z. B. durch a) ein Fell. b) Federn. c) große Ohren. RÄTSEL 4 Der Körper von Menschen kann vor einer Überhitzung geschützt werden durch a) Verdunstung von Schweiß. b) geringere Nahrungsaufnahme. c) stärkere Durchblutung der Haut Bei heißem Wetter hechelt ein Hund, weil a) dabei Körperflüssigkeit verdunstet und dadurch eine Abkühlung erreicht wird. b) dadurch seine Atmung erleichtert wird. 6 Bei Tieren wird der Verlust an Körperwärme z. B. vermindert durch a) Zusammenrollen des Körpers. b) kleine Ohren und Gliedmaßen. c) Herabsetzung der Körpertemperatur. 7 Die Abstrahlung von Wärmeenergie ins Weltall wird in der Lufthülle der Erde behindert durch zu viel a) Sauerstoff. b) Wasserdampf. c) Kohlenstoffdioxid. 1 In klaren Nächten strahlt die Erde Wärmeenergie ins ab. 2 Nährstoff mit dem größten Energiegehalt pro Gramm 3 Die Körper des Menschen beträgt etwa +36 C bis + 37 C. 4 Der Nährwert wird in pro Gramm angegeben. 5 Gas, das wesentlich für den Treibhauseffekt der Lufthülle der Erde verantwortlich ist 6 Fachbezeichnung für die Aufsaugung von Wärmestrahlung durch die Luft. 7 Tätigkeit eines Hundes, der seinen Körper kühlen möchte 8 Die Lufthülle wird von der Erde her. 9 Beim von Schweiß wird z. B. die Haut des Menschen gekühlt. 10 Tier mit schwarzer Haut und weißem Fell Im umrahmten Teil ergibt sich eine andere Bezeichnung für Lufthülle der Erde. 1 W E L T A L L 2 F E T T 3 T E M P E R A T U R 4 K I L O J O U L E 5 K O H L E N S T O F F D I O X I D 6 A B S O R P T I O N 7 H E C H E L N 8 E R W Ä R M T 9 V E R D U N S T E N 10 E I S B Ä R

12 12 Schmelzen und Erstarren Vorgang des Schmelzens und Erstarrens Was geht beim Schmelzen und Erstarren vor sich? Beim Schmelzen eines Stoffes wird die Z u s a m m e n h a n g s kraft zwischen den Teilchen überwunden und sie werden fast frei beweglich. Beim Erstarren wird Wärmeenergie a b g e g e b e n und die Z u s a m m e n h a n g s kraft der Teilchen wird wieder wirksam. Wolfram Eisen, rein Eisen, technisch rund Kupfer Gold Silber Blei Butter rund + 32 Eis, Wasser 0 Quecksilber - 39 Schmelztemperatur und Erstarrungstemperatur Welche Besonderheiten zeigen die Schmelz- und Erstarrungstemperaturen? Jeder Stoff schmilzt und erstarrt bei einer bestimmten T e m p e r a t u r. Während des Schmelzens und Erstarrens ä n d e r t sich die Temperatur des Stoffes nicht. Blei Eisen Eis Aluminium 23 kj/kg 270 kj/kg 335 kj/kg 400 kj/kg Schmelzwärme und Erstarrungswärme Was versteht man unter Schmelz- und Erstarrungswärme? Schmelzwärme nennt man die E n e r g i e, die nötig ist, um einen Körper, der schon seinen S c h m e l z punkt erreicht hat, zu schmelzen. Während des Erstarrens wird Erstarrungswärme a b g e g e b e n. Bestimmung der spezifischen Schmelzwärme von Eis Wie kann die spezifische Schmelzwärme von Eis mit 0 C festgestellt werden? 1 kg Wasser mit C kann so viel Wärmeenergie abgeben, dass 1 kg E i s mit 0 C in Wasser mit 0 C umgewandelt wird. Die Schmelzwärme für 1 kg Eis beträgt daher 4,19 kj mal 80 = k J. Energie, +80, abgegeben, Zusammenhangs-, ändert, Eis, Temperatur, Zusammenhangs-, abgegeben, 0, Schmelz-, 335 kj.

13 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Nach dem Schmelzen eines Stoffes a) sind seine Teilchen fast frei beweglich. b) schwingen seine Teilchen stärker als vorher um feste Plätze. c) ist die Kohäsion zwischen den Teilchen unverändert. 2 Beim Erstarren eines Stoffes nimmt sein Volumen im Allgemeinen a) zu. b) ab. c) weder zu noch ab. 3 Die Schmelztemperatur eines Stoffes ist a) höher als b) gleich hoch wie c) tiefer als seine Erstarrungstemperatur. 4 Während eines Schmelzvorganges wird weiter Wärmeenergie zugeführt. Dabei a) steigt auch die Temperatur. b) fällt die Temperatur ein wenig. c) bleibt die Temperatur gleich. 5 Der Schmelzpunkt von Eis beträgt a) 273 K. b) 1 C. c) 0 C. 6 Der Schmelzpunkt von Aluminium ist a) höher als der von Eisen. b) tiefer als der von Blei. c) höher als der von Quecksilber. 7 Die Erstarrungstemperatur von Blei beträgt a) +723 C. b) +327 C. c) 600 K Unter der spezifischen Schmelzwärme von Blei versteht man die Wärmeenergie, die notwendig ist, um a) 1 kg Blei mit 0 C vollständig zu schmelzen. b) 100 g Blei mit +327 C zu schmelzen. c) 1 kg Blei mit 600 K zu schmelzen. 9 1 kg Wasser mit +80 C kann so viel Wärme abgeben, dass a) 1 kg Eis mit 0 C geschmolzen wird. b) 100 g Eis mit 0 C geschmolzen werden. c) 1 kg Eis mit 10 C geschmolzen wird. RÄTSEL 1 Übergang eines Stoffes vom festen in den flüssigen Zustand 2 Metall, das bei +660 C schmilzt 3 anderer Ausdruck für Gefrieren des Wassers Im umrahmten Teil ergibt sich die Bezeichnung für einen Stoff, der bei 273 K schmilzt. 1 S C H M E L Z E N 2 A L U M I N I U M 3 E R S T A R R E N ÜBERLEGE UND RECHNE! Berechne, wie viel Energie zum Schmelzen der einzelnen Eismengen (mit 0 C) nötig ist! Die spezifische Schmelzwärme von Eis beträgt 335 kj/kg. Masse Schmelzwärme a) 1 kg kj b) 2 kg kj c) 10 kg kj d) 1 t MJ e) ¼ kg 8 3, 7 5 kj

14 14 Verdampfen beim Sieden Merkmale des Siedevorganges Welche Merkmale kennzeichnen einen Siedevorgang? Kennzeichen des Siedevorganges sind: a) Beim Sieden bildet sich Dampf an der O b e r f l ä c h e und im I n n e r e n der Flüssigkeit. b) Jede Flüssigkeit hat eine bestimmte S i e d e temperatur. Während des Siedens s t e i g t die Temperatur nicht. c) Aus 1 cm³ Wasser bilden sich ca cm³ Dampf. Abhängigkeit der Siedetemperatur Wovon hängt die Siedetemperatur einer Flüssigkeit ab? Der Siedepunkt einer Flüssigkeit hängt von der A r t der Flüssigkeit und vom D r u c k in der Flüssigkeit ab. Spezifische Verdampfungswärme Was versteht man unter der spezifischen Verdampfungswärme einer Flüssigkeit? Druck, Dampf, Oberfläche, Siede-, 1 kg, Inneren, Art, 1 700, steigt, Energie Die spezifische Verdampfungswärme gibt an, wie viel E n e r g i e notwendig ist, um 1 k g einer siedenden Flüssigkeit vollständig in D a m p f umzuwandeln. Erklärung des Siedevorgangs mithilfe des Teilchenmodells Wasser Alkohol 850 Ether 380 Quecksilber 290 Sauerstoff 213 Frigen 11 (im Kühlschrank) 184 Spezifische Verdampfungswärmen einiger Flüssigkeiten in kj pro kg Luftdruck, Verdampfungs-, Bewegungs-, Erhöhung. Die während des Siedens zugeführte Energie (= V e r d a m p f u n g s wärme) dient nur dazu, Arbeit gegen die gegenseitige Anziehungskraft der Teilchen und Arbeit gegen den äußeren L u f t d r u c k zu verrichten. Sie bewirkt keine Steigerung der B e w e g u n g s energie der Teilchen. Daher tritt während des Siedens keine E r h ö h u n g der Temperatur auf.

15 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Beim Sieden einer Flüssigkeit bildet sich Dampf a) nur an der Oberfläche. b) nur im Inneren. c) im Inneren und an der Oberfläche. 2 Während des Siedens einer Flüssigkeit a) steigt ihre Temperatur nur mehr langsam. b) bleibt die Temperatur gleich hoch. c) sinkt die Temperatur leicht ab Der Siedepunkt hängt ab a) von der Art der Flüssigkeit und vom Druck auf die Flüssigkeit und in ihr. b) nur von der Art der Flüssigkeit. c) nur vom Druck. 4 Wasser siedet bei einem Luftdruck von mbar (= normaler Luftdruck) bei a) 273 K. b) 373 K. c) +100 C. RÄTSEL 1 Der von Wasser liegt höher als der von Alkohol. 2 Der Siedepunkt hängt u. a. von der der Flüssigkeit ab. 3 sichtbares Zeichen, an dem man einen Siedevorgang erkennt 4 Bezeichnung für den Übergang eines Stoffes vom flüssigen in den gasförmigen Zustand Im umrahmten Teil ergibt sich der Name eines Stoffes, der sich in und über einer siedenden Flüssigkeit bildet. 1 S I E D E P U N K T 2 A R T 3 D A M P F B L A S E N 5 Die Energie, die zum Verdampfen von 1 kg 4 V E R D A M P F E N einer siedenden Flüssigkeit nötig ist, nennt man Verdampfungswärme. 5 S P E Z I F I S C H E ÜBERLEGE UND ZEICHNE! 1 Wasser wird erhitzt und siedet. Setze den richtigen Buchstaben zur passenden Beschreibung! 2 Zeichne bei jedem Thermometer nach deiner Schätzung den Stand der Flüssigkeitssäule in den Thermometern bei Siedetemperatur ein! c Dampfblasen zerplatzen an der Oberfläche. a Luftbläschen steigen auf. d Das Wasser wallt. b Dampfblasen steigen auf und verschwinden in der kälteren Oberschicht.

16 16 Kondensieren von Dampf Kennzeichen des Kondensationsvorganges Welche besonderen Kennzeichen hat der Kondensationsvorgang? Beim Kondensieren geht ein Stoff vom g a s f ö r m i g e n in den f l ü s s i g e n Zustand über. Dabei wird Wärmeenergie a b g e g e b e n, und es tritt eine starke Volumsv e r m i n d e r u n g ein. Kondensationswärme Wie viel Wärmeenergie gibt 1 kg Wasserdampf mit +100 C beim Kondensieren ab? 1 k g Wasserdampf mit C gibt beim Kondensieren zu Wasser mit +100 C eine Wärmeenergie von k J ab. Aus 1 g Wasserdampf mit +100 C wird unter Abgabe von J 1 g Wasser mit +100 C. Destillieren Was geschieht beim Destillieren? Beim Destillieren nutzt man das V e r d a m p f e n und K o n d e n s i e r e n zur Trennung von Stoffen. Dadurch kann man eine Flüssigkeit von den in ihr g e l ö s t e n Stoffen oder Flüssigkeiten mit verschiedenen S i e d e p u n k t e n trennen. +100, Kondensieren, gasförmigen, -verminderung, Verdampfen, flüssigen, kj, Siedepunkten, gelösten, 1 kg, abgegeben.

17 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Beim Kondensieren a) wird Wärmeenergie abgegeben. b) tritt keine Volumsänderung ein. c) tritt keine Temperaturänderung ein. 2 Beim Kondensieren von Wasserdampf wird der gegenseitige Abstand der Wasserteilchen a) kleiner. b) größer. c) nicht verändert. 3 Bei der Kondensation von cm³ Dampf mit +100 C a) entstehen 10 cm³ Wasser. b) entsteht 1 cm³ Wasser (mit +100 C) c) entsteht 1 mm³ Wasser Wenn 1 g Wasserdampf mit C zu 1 g Wasser mit +100 C kondensiert, dann müssen a) kj b) J c) 2,257 J abgegeben werden. 5 Beim Destillieren kann man a) Alkohol von Wasser trennen. b) Wasser von gelöstem Kochsalz trennen. c) Wasser in seine Bestandteile zerlegen. RÄTSEL 1 Beim Kondensieren wird energie abgegeben. 2 Bezeichnung für den Übergang eines Stoffes vom flüssigen in den gasförmigen Zustand 3 Bezeichnung für den Übergang eines Stoffes vom gasförmigen in den flüssigen Zustand 4 Verfahren zur Trennung von Stoffen durch Verdampfen und Kondensieren 5 Vorgang, bei dem Dampf nur an der Oberfläche einer Flüssigkeit entsteht 6 Bezeichnung für den Übergang eines Stoffes vom flüssigen in den festen Zustand Im umrahmten Teil ergibt sich der Name eines Stoffes, der bei 373 K verdampft bzw. kondensiert. 1 W Ä R M E 2 V E R D A M P F E N 3 K O N D E N S I E R E N 4 D E S T I L L I E R E N N 5 V E R D U N S T E N 6 E R S T A R R E N ÜBERLEGE DIE VORGÄNGE UND FÜLLE DIE WORTLÜCKEN! c) Der Dampf k o n d e n s i e r t, und der Kolben wird vom äußeren L u f t d r u c k nach unten gedrückt. d) Kühl- und Kondenswasser fließen durch V 3 ab. Thomas Newcomen baute 1711 eine Kolben-Dampfmaschine, die mit Dampfkraft und Kondensation arbeitete. Ergänze mithilfe der Zeichnung die fehlenden Textstellen! a) Dampf strömt in den Zylinder. Der K o l b e n wird gehoben. b) V 2 wird geschlossen, V 1 geöffnet. W a s s e r strömt in den Zylinder.

18 18 Besondere Eigenschaften des Wassers Anomalie des Wassers Welche Besonderheit zeigt Wasser im Vergleich zu anderen Flüssigkeiten? Wasser hat bei + 4 C seine größte D i c h t e (1 kg/dm 3 ). Änderung des Volumens von Wasser bei der Erwärmung. Häufige Temperaturverhältnisse in Seen im Winter und im Sommer. Anomalie des Wassers beim Erstarren Welche Anomalie zeigt Wasser beim Erstarren? Wasser d e h n t sich beim Erstarren um etwa 1 / 1 1 seines ursprünglichen Volumens aus. Festes Eis s c h w i m m t daher auf Wasser. (Festes Paraffin geht in flüssigem unter!) Besondere Wärmewerte des Wassers Wie unterscheiden sich die Wärmewerte des Wassers von denen anderer Stoffe? Wegen der geringen Wärmekapazität erwärmt sich der Erdboden schneller als Wasser. a) Spezifische Wärmekapazität des Wassers: 4, 1 9 k J pro kg und C (Erde: ca. 0,9 kj/kg C). b) Spezifische Schmelz- und Erstarrungswärme: k J / k g (Blei: ca. 23 kj/kg) c) Spezifische Verdampfungs- und Kondensationswärme: k J / k g (Ethanol: ca. 850 kj/kg). Das Wasser in der Natur Welche Auswirkungen haben die hohen Wärmewerte des Wassers in der Natur? Wegen der großen spezifischen Schmelzwärme schmilzt Schnee nur langsam. Die hohen Wärmewerte des Wassers v e r l a n g s a m e n Vorgänge in der Natur und verhindern zu schnelle T e m p e r a t u r änderungen. 4,19 kj, verlangsamen, +4 C, dehnt, kj/kg, Dichte, schwimmt, 1/11, Temperatur-, 335 kj/kg.

19 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Die Dichte (kg pro dm³) des Wassers ist bei +4 C a) am größten. b) am kleinsten. c) so groß wie bei 0 C. 3 In einem See schichtet sich Wasser mit a) +1 C über Wasser mit +4 C. b) +5 C unter Wasser mit +4 C. c) +20 C unter Wasser mit +4 C Wenn sich Wasser von +4 C auf +2 C abkühlt, wird sein Volumen a) größer. b) kleiner. c) nicht verändert. 4 Wenn Wasser erstarrt, ordnen sich seine Teilchen so an, dass sie a) weniger b) mehr c) genauso viel Platz brauchen wie in der Flüssigkeit. RÄTSEL 1 Die spezifische des Wassers beträgt 4,2 kj pro kg und C. 2 Bezeichnung für die Wärmeenergie, die beim Kondensieren eines Stoffes abgegeben wird: wärme 3 Beim Erstarren des Wassers nimmt sein zu. 4 Bezeichnung für die Wärmeenergie, die beim Übergang eines Stoffes vom flüssigen in den gasförmigen Zustand nötig ist: wärme 5 Stoff, dessen spezifische Verdampfungswärme kj/kg beträgt 6 eine mögliche Ausbreitungsform der Wärmeenergie 7 Die des Wassers ist bei +4 C am größten. Im umrahmten Teil ergibt sich die Bezeichnung für das regelwidrige Verhalten des Wassers. 1 W Ä R M E K A P A Z I T Ä T 2 K O N D E N S A T I O N S 8 Vorgang, bei dem das Volumen einer bestimmten Wassermenge um 1/11 zunimmt 3 V O L U M E N 4 V E R D A M P F U N G S 5 W A S S E R 6 W Ä R M E L E I T U N G 7 D I C H T E 8 G E F R I E R E N ÜBERLEGE UND ZEICHNE! 1 Ergänze die fehlenden Temperaturangaben für die einzelnen Wasserschichten (Differenz jeweils 1 C)! 2 Ergänze den rechten Teil der symmetrisch verlaufenden Volumenkurve! Zeichne bei allen Gefäßen das enthaltene Wasser z. B. mit blauer Farbe ein!

20 20 Verdunsten und Luftfeuchtigkeit Kennzeichen des Verdunstungsvorganges Welche besonderen Kennzeichen hat der Verdunstungsvorgang? Beim Verdunsten geht eine Flüssigkeit unterhalb des S i e d e punktes in den g a s förmigen Zustand über. Dabei verliert die Flüssigkeit W ä r m e e n e r g i e und wird kühler. Abhängigkeit der Verdunstungsgeschwindigkeit Wovon hängt die Verdunstungsgeschwindigkeit ab? Das Verdunsten wird durch Zufuhr von W ä r m e e n e r g i e, durch L u f t z u g und durch Vergrößerung der O b e r f l ä c h e beschleunigt. Aufnahmefähigkeit der Luft für Wasserdampf Wovon hängt die Aufnahmefähigkeit der Luft für Wasserdampf ab? Luft kann pro K u b i k m e t e r umso mehr Wasserdampf aufnehmen, je h ö h e r ihre Temperatur ist. Messung der Luftfeuchtigkeit Womit misst man die Luftfeuchtigkeit? Die Luftfeuchtigkeit wird mit einem H y g r o m e t e r gemessen. Es enthält Fäden, die bei zunehmender Luftfeuchtigkeit l ä n g e r werden und den Zeiger bewegen. Relative Luftfeuchtigkeit Was versteht man unter relativer Luftfeuchtigkeit? Die relative Luftfeuchtigkeit gibt an, wie viel P r o z e n t der Sättigungsmenge an W a s s e r d a m p f die Luft enthält. Wasserdampf, Luftzug, Kubikmeter, Hygrometer, Siede-, Wärmeenergie, Wärmeenergie, höher, länger, Oberfläche, gas-, Prozent.

21 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Beim Verdunsten entweichen die schnellsten Flüssigkeitsteilchen a) nur aus der Oberfläche der Flüssigkeit. b) nur aus dem Inneren der Flüssigkeit. c) aus dem Inneren und aus der Oberfläche der Flüssigkeit m³ kalte Luft kann im Vergleich zu 1 m³ heißer Luft a) weniger b) gleich viel c) mehr Wasserdampf aufnehmen. 2 Aus einem See verdunstet mehr Wasser, wenn a) der Wasserspiegel klein ist. b) die Temperatur hoch ist. c) Windstille herrscht. 4 Ein Messgerät für die Luftfeuchtigkeit heißt a) Thermometer. b) Barometer. c) Hygrometer. RÄTSEL 1 Feuchte Wäsche wird durch Verdunsten des Wassers. 2 Der Verdunstungsvorgang wird durch Zufuhr von beschleunigt. 3 Messgerät für die Luftfeuchtigkeit 4 Beim Sieden bildet sich. 5 brennbare Flüssigkeit, die schneller als Wasser verdunstet 6 Das Verdunsten erfolgt im Gegensatz zum Sieden nur an der. 7 Beim Verdunsten geht eine Flüssigkeit in den Zustand über. 8 Bezeichnung für das Verdampfen unterhalb des Siedepunktes einer Flüssigkeit 9 Vorgang, durch den die Verdunstung beschleunigt wird 10 Das Hygrometer zeigt die Luftfeuchtigkeit an. Im umrahmten Teil ergibt sich die Bezeichnung des Umstandes, vom dem die Aufnahmefähigkeit der Luft für Wasserdampf abhängt. 1 T R O C K E N 2 W Ä R M E E N E R G I E 3 H Y G R O M E T E R 4 D A M P F 5 B E N Z I N 6 O B E R F L Ä C H E 8 V E R D U N S T U N G 9 L U F T Z U G 7 G A S F Ö R M I G E N 10 R E L A T I V E ÜBERLEGE UND ZEICHNE! Temperatur und Luftfeuchtigkeit Zeichne mithilfe der Angaben eine Schaulinie! Höchstmöglicher Gehalt an Feuchtigkeit (= Sättigungsmenge der Luft mit Wasserdampf): 10 C 2,1 g/m³ +15 C 12,8 g/m³ 5 C 3,2 g/m³ +20 C 17,3 g/m³ 0 C 4,8 g/m³ +25 C 23,0 g/m³ +5 C 6,8 g/m³ +30 C 30,3 g/m³ +10 C 9,4 g/m³

22 22 Luftfeuchtigkeit und Kondensation Kondensationsformen In welcher Form kann der Wasserdampf in der Natur kondensieren? Durch die Kondensation des W a s s e r d a m p f e s in der Natur entstehen Tau, R e i f, Nebel, Wolken, Regen, Schnee und Hagel. Entstehung von Nebel und Wolken Unter welchen Bedingungen entstehen Nebel und Wolken? Nebel und Wolken bilden sich, wenn f e u c h t e Luft unter den T a u p u n k t abgekühlt wird und der Wasserdampf an Verunreinigungen der Luft k o n d e n s i e r t. Kondensation des Wasserdampfes in der Luft In welchen Situationen kann es in der Luft zur Abkühlung und Kondensation des Wasserdampfes kommen? a) Feuchte Luft über Seen und Wiesen kühlt in der Nacht durch W ä r m e abstrahlung aus. b) Feuchte, warme Luft s t e i g t von selbst auf, d e h n t sich dabei aus und kühlt sich unter den Taupunkt ab. c) Feuchter Wind wird durch Gebirge zum A u f s t e i g e n gezwungen und wird dabei kälter. d) Eine feuchtwarme Luftmasse kühlt sich beim Zusammentreffen mit einer k a l t e n Luftmasse ab. Entstehung von Regentropfen Wie erklärt man sich die Bildung von Regentropfen? Bei der Bildung von Regentropfen lagern sich zunächst W a s s e r teilchen an E i s kristalle an. Beim Fallen durch wärmere Luft schmilzt das Eis zu Wasser. Wärme-, feuchte, dehnt, Wasser-, Taupunkt, kondensiert, Aufsteigen, Eis-, Reif, steigt, kalten, Wasserdampfes.

23 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Beim Kondensieren geht ein Stoff a) vom flüssigen in den gasförmigen b) vom gasförmigen in den flüssigen c) vom gasförmigen in den festen Zustand über In unseren Gegenden entstehen Regentropfen häufig, wenn sich a) viele kleine Nebeltröpfchen vereinigen. b) Wasserteilchen an Eiskristalle anlagern. c) Wolken auflösen. 2 Wasserdampf kondensiert in der Luft als a) Tau. b) Nebel. c) Reif. 3 Zur Abkühlung warmer, feuchter Luft und nachfolgender Kondensation kann es z. B. kommen, wenn a) Luft vom Berg ins Tal fließt. b) Luft durch Gebirge zum Aufsteigen gezwungen wird. c) Warmluft auf Kaltluft aufgleitet. 5 Der Wetterdienst meldet: Der Niederschlag innerhalb der letzten 24 Stunden betrug 13 mm. Es fielen daher a) 13 Liter Wasser auf 1 m². b) 13 g auf einen 1 m². c) 1 Liter auf 13 mm². 6 Beim Ausatmen entsteht ein sichtbarer Hauch (= Nebel), wenn die Außenluft a) sehr feucht ist. b) sehr kalt ist. c) besonders trocken ist. RÄTSEL 1 Messgerät für die Niederschlagsmenge 2 Die Luftfeuchtigkeit gibt an, wie viel % der Sättigungsmenge an Wasserdampf die Luft enthält. 3 Messgerät für die Luftfeuchtigkeit 4 Kondensationsform des Wasserdampfes unter 0 C 5 Kondensationsform des Wasserdampfes in der Luft Im umrahmten Teil ergibt sich der Name einer Niederschlagsform. 1 O M B R O M E T E R 2 R E L A T I V E 3 H Y G R O M E T E R 4 R E I F 5 N E B E L ÜBERLEGE UND ZEICHNE! Stelle die jährlichen Niederschlagsmengen in den österreichischen Landeshauptstädten in Form von Säulen dar! Nimm für 100 mm Niederschlag je 2 mm Säulenhöhe!

24 24 Luftdruckunterschiede und Winde Entstehung von Luftdruckunterschieden Wie entstehen Luftdruckunterschiede in der Atmosphäre? Druckunterschiede in der Atmosphäre entstehen durch die ungleiche E r w ä r m u n g der Erdoberfläche und der Luftmassen. Hochdruckwetter Tiefdruckwetter Welches Wetter gibt es vorwiegend bei Hoch- bzw. Tiefdruck? In einem Gebiet mit hohem Luftdruck s i n k e n Luftmassen zu Boden. Dabei wird die Luft verdichtet und e r w ä r m t sich. Wolken l ö s e n sich auf, und es herrscht Schönwetter. In einem Tiefdruckgebiet s t e i g e n warme Luftmassen auf, dehnen sich aus und werden dabei k ä l t e r. Wasserdampf k o n d e n s i e r t zu Wolken. Entstehung von Winden Wie entstehen Winde und welche Beispiele gibt es für Winde? Winde entstehen durch D r u c k unterschiede in der Lufthülle der Erde. Die Luft strömt am Boden von einem Ort mit h o h e m zu einem Ort mit g e r i n g e m Luftdruck. Beispiele für Winde sind: F ö h n wind, Landwind und Seewind, Passatwind, Monsunwind. Seewind Landwind Der Föhn ist ein warmer, trockener Fallwind. Die aufsteigende Luft kühlt sich wegen der Kondensationswärme um etwa 0,65 C pro 100 m ab. Die abfallende trockene Luft erwärmt sich pro 100 m um etwa 1 C. steigen, Erwärmung, Druck-, sinken, hohem, erwärmt, kälter, geringem, kondensiert, lösen, Föhn-.

25 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Druckunterschiede in der Lufthülle der Erde entstehen a) durch ungleichmäßige Erwärmung der Luft. b) durch Winde. c) durch die Drehung der Erde. 2 TIEF nennt man a) den niedrigen Luftdruck auf einem Berg. b) ein Gebiet mit geringem Luftdruck. c) den Luftdruck an einer tief gelegenen Stelle der Erdoberfläche (z. B. am Toten Meer). 3 In einem HOCH sinkt Luft ab und a) erwärmt sich. b) kühlt sich ab. c) verändert ihre Temperatur nicht In Küstengebieten weht bei Tag Wind vom Meer zum Land, weil a) die Luft über dem Land wärmer ist und aufsteigt. b) c) sich über dem ebenen Wasserspiegel Winde besser entwickeln können. die kühlere Luft über dem Meer einen höheren Druck hat. 5 Föhnwind ist trocken und warm, weil a) die Luft beim Überqueren des Gebirges Wasserdampf abgegeben hat. b) die Luft sich beim Absinken ins Tal durch Verdichtung erwärmt. c) die Luft sich durch die Bewegung erwärmt. RÄTSEL 1 Wind, der regelmäßig in Richtung Äquator weht 2 Bei Nacht weht an Meeresküsten oft der. 3 Ein Messgerät für die Windgeschwindigkeit ist das Schalenkreuz. 4 warmer und trockener Fallwind Im umrahmten Teil ergibt sich die Bezeichnung für ein Gebiet mit geringem Luftdruck. 1 P A S S A T 2 L A N D W I N D 3 A N E M O M E T E R 4 F Ö H N ÜBERLEGE UND ZEICHNE! 1 Zeichne bei den folgenden Beispielen die zu erwartenden Windrichtungen mithilfe von Pfeilspitzen ein! 2 Gib die ungefähren Windrichtungen bei den Beispielen a d an! Es gilt die Richtung, aus der der Wind kommt. a) N o r d wind b) W e s t wind c) O s t wind d) O s t wind

26 26 Elektrische Kräfte und Ladungen Arten elektrischer Ladung Welche Arten von elektrischen Ladungen gibt es und wie verhalten sie sich zueinander? Es gibt positive und n e g a t i v e elektrische Ladungen. Elektrisch g l e i c h n a m i g geladene Körper stoßen einander ab, u n g l e i c h n a m i g geladene Körper ziehen einander an. Bestimmung der Art einer elektrischen Ladung Wie bestimmt man die Art der elektrischen Ladung? Ein Körper ist elektrisch negativ geladen, wenn er einen geladenen H a r t g u m m i s t a b abstößt. Ein Körper ist positiv geladen, wenn er einen geladenen G l a s s t a b abstößt. In einer Glimmlampe leuchtet jene Elektrode auf, die einen negativ geladenen Körper b e r ü h r t. Geräte zur Bestimmung der Größe einer elektrischen Ladung Womit und wie kann die Größe einer elektrischen Ladung bestimmt werden? Geräte zur Beurteilung der Größe einer elektrischen Ladung heißen E l e k t r o s k o p e. Je stärker ihre beweglichen Das linke Elektropskop ist schwach negativ geladen, das rechte stark positiv. Teile a b g e s t o ß e n werden, desto größer ist die auf das Elektroskop übertragene elektrische L a d u n g. ungleichnamig, Glasstab, Elektroskope, Ladung, negative, Hartgummistab, gleichnamig, abgestoßen, berührt.

27 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Wenn zwei Körper positiv geladen sind, a) stoßen sie einander ab. b) ziehen sie einander an. c) zeigen sie weder Abstoßung noch Anziehung. 2 Wenn zwei Körper negativ geladen sind, a) ziehen sie einander an. b) stoßen sie einander ab. 3 Ein negativ geladener Körper und ein positiv geladener Körper a) stoßen einander ab. b ziehen einander an. c) zeigen weder Anziehung noch Abstoßung Du hältst eine stabförmige Glimmlampe an einen elektrisch geladenen Körper. Es leuchtet die Lampe an der Seite bei deinen Fingern kurz auf. Das zeigt, dass der Körper a) positiv geladen ist. b) negativ geladen ist. 5 Die Plättchen eines Elektroskops stoßen einander ab, wenn a) sie negativ geladen sind. sie positiv geladen sind. b) c) ein Plättchen negativ und das andere positiv geladen ist. RÄTSEL 1 Name für das Zeichen + 2 Gleichnamig geladene Körper einander ab. (ß = ss) 3 Stoff, der beim Reiben meist positiv geladen wird 4 Lampe, die zum Nachweis von positiven und negativen Ladungen geeignet ist 5 Stoff, der beim Reiben meist negativ geladen wird 6 Wenn sich zwei elektrisch geladene Körper abstoßen, sind sie geladen. 7 Ein negativ geladener Körper stößt einen geladenen Körper ab. Im umrahmten Teil ergibt sich die Bezeichnung dafür, wie ein Körper geladen sein kann. 1 P L U S 2 S T O S S E N 3 G L A S 4 G L I M M L A M P E 5 H A R T G U M M I 6 G L E I C H N A M I G 7 N E G A T I V ÜBERLEGE UND ZEICHNE! 1 Deute durch Pfeilspitzen an, ob bei den elektrisch geladenen Kugeln Anziehung oder Abstoßung erfolgt. FÜLLE DIE WORTLÜCKEN! 2a Wenn zwei Körper gleichartig elektrisch geladen sind, s t o ß e n sie einander a b. 2b Wenn zwei Körper ungleichartig geladen sind, z i e h e n sie einander a n. 2c Wenn dein elektrisch geladenes Kunststofflineal einen geladenen Glasstab abstößt, ist das Lineal p o s i t i v geladen.

28 28 Atombau und elektrische Kräfte Aufbau von Atomen Wie denkt man sich ein Atom aufgebaut? Ein Atom besteht aus einem A t o m k e r n (mit positiv geladenen P r o t o n e n und ungeladenen N e u t r o n e n ) und der Atomhülle aus Schalen mit E l e k t r o n e n. Ausnahme: Das Wasserstoffatom hat nur e i n Proton im Atomkern und nur ein Elektron in der A t o m h ü l l e. Neutrale Atome und Ionen Wie unterscheiden sich neutrale Atome von Ionen? Neutrale Atome haben gleich viele P r o t o n e n und Elektronen. Beispiele für neutrale Atome und elektrisch geladene Ionen. Ionen sind e l e k t r i s c h geladene Atome oder Atomgruppen mit mehr oder weniger E l e k t r o n e n als Protonen. Bindungsarten zwischen Atomen Welche Hauptformen gibt es bei der Verbindung zwischen Atomen? Die wichtigsten Bindungsarten zwischen Atomen sind a) die I o n e n bindung, Die Natrium- und Chlorid-Ionen eines Kochsalz-Kristalls bilden durch gegenseitige Anziehung ein räumliches Ionengitter. b) die E l e k t r o n e n p a a r bindung oder Atombindung und c) die Metallbindung. Die Atome eines Wassermoleküls besitzen gemeinsame Elektronenpaare. Aufbau eines Metalls aus Metall- Ionen (+) und frei beweglichen Elektronen (-). Protonen, Atomhülle, Elektronen, Ionen-, Atomkern, ein, Protonen, Neutronen, Elektronen, elektrisch, Elektronenpaar-.

29 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Die Protonen eines Atomkerns sind a) positiv geladen. b) negativ geladen. c) neutral. 5 Ein neutrales Atom hat gleich viele a) Neutronen und Elektronen. b) Elektronen und Protonen. c) Protonen und Neutronen Die Atomhülle besteht aus a) negativen Elektronen. b) positiven Protonen. 3 In einem Atomkern gibt es a) nur Protonen. b) nur Neutronen. c) Protonen und Neutronen. 4 Ein neutrales Wasserstoff-Atom hat a) 1 Proton im Kern und 1 Elektron in der Atomhülle. b) zwei Protonen und 2 Elektronen. c) 1 Neutron und 1 Elektron. 6 Ein positiv geladenes Ion hat a) mehr Neutronen als Protonen. b) weniger Protonen als Elektronen. c) mehr Protonen als Elektronen. 7 Ein Sauerstoff-Ion hat z. B. 8 Protonen und 10 Elektronen. Seine Gesamtladung ist daher a) negativ. b) positiv. 8 Ein Kochsalzkristall ist ein Musterbeispiel für eine a) Metallbindung. b) Elektronenpaarbindung. c) Ionenbindung. RÄTSEL 1 Kernteilchen ohne elektrische Ladung (Mehrzahl) 2 negativ geladene Teilchen, die die Atomhülle bilden 3 Ausdruck für weder negativ noch positiv 4 Atome mit Elektronenmangel oder Elektronenüberschuss ÜBERLEGE UND TRAGE EIN! Atommodelle mit Elektronenschalen in flächenhafter Darstellung Im umrahmten Teil ergibt sich der Name eines Elementes, das z. B. in Atomkraftwerken Verwendung findet. 1 N E U T R O N E N 2 E L E K T R O N E N 3 N E U T R A L 4 I O N E N Die nachfolgenden Zeichnungen stellen Ionen und neutrale Atome dar. Gib die Nummern der neutralen Atome sowie die Nummern der negativ geladenen als auch der positiv geladenen Ionen an! Neutrale Atome: Nr. 1, 2, 6, 8, 1 0 Negativ geladene Ionen: Nr. 3, 4, 5, 7 Positiv geladene Ionen: Nr. 9, 1 1, 1 2

30 30 Elektrische Aufladung, Entladung und Influenz im Teilchenbild Entstehung einer elektrischen Ladung Wie kommt es zur elektrischen Aufladung von Hartgummi und Glas? Hartgummi nimmt beim Reiben mit einem Fell E l e k t r o n e n auf. Er hat dann Elektronenü b e r s c h u s s und ist n e g a t i v geladen. Glas gibt z. B. beim Reiben mit S e i d e Elektronen ab. Es hat dann Elektronenm a n g e l und ist p o s i t i v geladen. Elektrische Influenz Was versteht man unter elektrischer Influenz? Elektrische Influenz nennt man die Verschiebung von E l e k t r o n e n in einem neutralen Körper durch A n n ä h e r u n g eines n e g a t i v oder positiv geladenen Körpers. Ausgleich elektrischer Ladungen Was geschieht, wenn verschieden geladene Körper einander berühren? Werden zwei verschieden geladene Körper leitend verbunden, so bewegen sich E l e k t r o n e n so lange vom Körper mit Elektronenü b e r s c h u s s (-) zum Körper mit Elektronenm a n g e l (+), bis ein A u s g l e i c h hergestellt ist. Die gerichtete Bewegung von E l e k t r o n e n bezeichnet man als elektrischen S t r o m Elektronen, -überschuss, Elektronen, negativ, -mangel, negativ, positiv, -überschuss, Elektronen, -mangel, Strom, Ausgleich, Seide, Elektronen, Annäherung.

31 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Beim Reiben mit einem Fell nimmt ein Hartgummistab Elektronen auf. Das Fell ist dann a) negativ geladen. b) positiv geladen. c) neutral. 2 Bei der Annäherung eines negativ geladenen Körpers an einen Metallstab a) wird der Metallstab negativ geladen. wird der Metallstab positiv geladen. b) c) RÄTSEL werden die Elektronen des Metallstabes ungleich verteilt In einem Verbindungsdraht bewegt sich ein Elektronenstrom a) vom Körper mit Elektronenüberschuss zum Körper mit Elektronenmangel. b) c) vom positiv geladenen Körper zum negativ geladenen. vom negativ geladenen Körper zum positiv geladenen. 4 Wenn ein negativ geladener Körper mit einem neutralen Körper (z. B. mit dem Finger deiner Hand) verbunden wird, dann bewegen sich frei bewegliche Elektronen a) zur Hand. b) zum negativ geladenen Körper. 1 Gerät zur Anzeige von elektrischen Ladungen: Elektro 2 Gleichnamig geladene Körper kann man an der zwischen ihnen erkennen. (ß = ss) 3 Körper mit Elektronen sind negativ geladen. 4 Die Verschiebung von Elektronen bei der Annäherung eines elektrisch geladenen Körpers nennt man. 5 Wenn zwei ungleich geladene Körper leitend verbunden werden, fließt. 6 geladene Körper ziehen einander an. 7 Ein Körper, der von einem geladenen Hartgummistab abgestoßen wird, ist geladen. Im umrahmten Teil ergibt sich: Eine elektrische Ladung kann oder negativ sein. 1 S K O P 2 A B S T O S S U N G 3 Ü B E R S C H U S S 4 I N F L U E N Z 5 S T R O M 6 U N G L E I C H N A M I G 7 N E G A T I V ÜBERLEGE UND TRAGE EIN! Verhalten von beweglichen Plättchen eines Elektroskops nach dem Aufladen Bei welchen Elektroskopen ist die Stellung der Plättchen richtig bzw. falsch dargestellt? a) f a l s c h (richtig / falsch) b) r i c h t i g c) f a l s c h d) r i c h t i g

32 32 Elektrische Schaltteile und Stromkreise Einfacher Stromkreis Aus welchen Teilen besteht ein einfacher Stromkreis? Ein einfacher Stromkreis besteht z. B. aus einer S t r o m q u e l l e, einem Lämpchen, einem S c h a l t e r und den Leitungsdrähten (für Geräte meist aus K u p f e r mit Kunststoffisolierung, für Fernleitungen aus A l u m i n i u m und Stahl, in elektronischen Geräten aus Silber oder Gold). Geschlossener Stromkreis Unter welcher Bedingung ist ein Stromkreis geschlossen? Ein Stromkreis ist geschlossen, wenn eine l e i t e n d e Verbindung zwischen den beiden P o l e n der Stromquelle besteht. Stromquellen Welche Stromquellen werden häufig verwendet? Monozelle, B a t t e r i e, Lichtmaschine (z. B. der Generator eines Fahrrades), A k k u m u l a t o r (z. B. beim Auto), Solarzelle, Thermoelement. Verbraucher Welche Geräte benötigen elektrischen Strom? Glühlampe, Leuchtstoffröhre, E l e k t r o m o t o r, elektrisches Heizgerät. Elektrische Schalter Wozu dienen elektrische Schalter und welche Bauweisen sind üblich? Schalter können einen elektrischen Stromkreis schließen oder u n t e r b r e c h e n. Es gibt z. B. Hebelschalter, Tastschalter, Drehschalter und W i p p s c h a l t e r. Schalter, Elektromotor, Kupfer, leitende, Akkumulator, Polen, Wippschalter, Aluminium, Batterie, unterbrechen, Stromquelle.

33 RÄTSEL 33 1 Beispiel für eine Stromquelle in einem Auto 2 Gerät zur Unterbrechung und Schließung eines Stromkreises 3 Stromquelle mit mehreren Zellen 4 Bezeichnung für den Weg des Stromes über Stromquelle, Leitungen, Schalter und Verbraucher 5 Beispiel für einen so genannten Verbraucher in einem Stromkreis BETRACHTE DIE ZEICHNUNGEN UND ENTSCHEIDE! Im umrahmten Teil ergibt sich ein anderes Wort für einen isolierten Leitungsdraht. 1 A K K U M U L A T O R 2 S C H A L T E R 4 S T R O M K R E I S 3 B A T T E R I E 5 L A M P E Ein Glühlämpchen leuchtet nur, wenn elektrischer Strom z. B. vom Schraubsockel durch den Glühfaden zum Fußkontakt fließen kann. Prüfe bei folgenden Schaltbeispielen, ob der Stromkreis geschlossen oder offen ist. Der Stromkreis ist bei a) o f f e n (offen /geschlossen) b) g e s c h l o s s e n c) o f f e n d) o f f e n e) o f f e n f) g e s c h l o s s e n (Kurzschluss) g) o f f e n h) g e s c h l o s s e n ÜBERLEGE UND ERGÄNZE DIE WORTLÜCKEN! 1 Was muss geschehen, damit in der folgenden Schaltung der Stromkreis geschlossen wird und das Lämpchen leuchtet? 2 Welcher Schalter muss geschlossen werden, damit das Lämpchen leuchtet? Das Lämpchen leuchtet, wenn Schalter A u n d Schalter B g e s c h l o s s e n werden. Das Lämpchen leuchtet, wenn Schalter A o d e r Schalter B g e s c h l o s s e n wird oder wenn b e i d e Schalter geschlossen werden.

34 34 Elektrische Leiter, Nichtleiter und Halbleiter Stromleitung in Metallen Was geschieht bei der Stromleitung in Metallen? Bei der Stromleitung in einem Metall bewegen sich frei bewegliche E l e k t r o n e n vom Minuspol der Stromquelle weg in Richtung P l u s p o l. Leitende Flüssigkeiten Warum leiten manche Flüssigkeiten den elektrischen Strom? Flüssigkeiten können den elektrischen Strom leiten, wenn sie p o s i t i v e und negative I o n e n enthalten. Elektrische Nichtleiter Warum sind manche Körper Nichtleiter? Körper können den elektrischen Strom dann nicht leiten, wenn sie weder frei bewegliche E l e k t r o n e n noch frei bewegliche Ionen enthalten. Halbleiterstoffe Welche Eigenschaften zeigen Halbleiter? Halbleiterstoffe leiten bei Zimmertemperatur den elektrischen Strom s c h l e c h t. Durch Wärmeenergie oder L i c h t werden einzelne Elektronen frei beweglich, und die L e i t f ä h i g k e i t wird besser. Auch die Zugabe von Atomen mit 5 o d e r 3 Außenelektronen verbessert die Leitfähigkeit. Pluspol, Licht, Leitfähigkeit, positive, Elektronen, Elektronen, Ionen, 5 oder 3, schlecht.

35 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Metalle bestehen aus a) beweglichen positiven Metall-Ionen. b) frei beweglichen Metall-Ionen und Elektronen. c) festsitzenden positiven Metall-Ionen und frei beweglichen negativen Elektronen. 2 Ein Stück Draht wird an die beiden Pole einer Taschenlampenbatterie angeschlossen. Im Draht bewegen sich dann a) Elektronen in Richtung Minuspol. b) positive Metall-Ionen in Richtung Minuspol. c) Elektronen in Richtung Pluspol der Batterie Eine Flüssigkeit, die den elektrischen Strom leiten kann, enthält a) frei bewegliche Elektronen. b) positive und negative bewegliche Ionen. c) leicht bewegliche neutrale Atome. 4 Durch Zufuhr von Wärmeenergie werden in einem Halbleiterstoff a) die frei beweglichen Elektronen vermindert. mehr Elektronen von den Atomen abgelöst. b) c) die Bindungen der äußeren Elektronen an die Atome gefestigt. RÄTSEL 1 fester Stoff mit sehr guter Isolierwirkung 2 Elektronen bewegen sich im Stromkreis vom der Stromquelle weg in Richtung Pluspol. 3 Bezeichnung für eine leitfähige Flüssigkeit 4 Eine Flüssigkeit leitet den elektrischen Strom, wenn sie und negative Ionen enthält. 5 Energieform, die in einem Halbleiter Elektronen freisetzen kann 6 elektrisch geladenes Atom 7 häufig verwendetes Leitermaterial 8 Stoffgruppe mit frei beweglichen Elektronen Im umrahmten Teil ergibt sich der Name eines häufig verwendeten Halbleitermaterials. 1 G L A S 2 M I N U S P O L 3 E L E K T R O L Y T 4 P O S I T I V E 5 L I C H T 6 I O N 7 K U P F E R 8 M E T A L L E ERGÄNZE DIE FEHLENDEN WÖRTER! 1 Je mehr (weniger) frei bewegliche Elektronen ein Metall enthält, desto b e s s e r (s c h l e c h t e r ) leitet es den elektrischen Strom. 2 Je weniger (mehr) Ionen eine Flüssigkeit enthält, desto s c h l e c h t e r ( b e s s e r ) kann sie den elektrischen Strom leiten. 3 Je wärmer (kälter) ein Halbleiterstoff (z. B. Silicium) gemacht wird, desto b e s s e r ( s c h l e c h t e r ) leitet er den elektrischen Strom. 4 Je mehr (weniger) Fremdatome mit je 5 Außenelektronen ein n-halbleiter enthält, desto b e s s e r ( s c h l e c h t e r ) leitet er den elektrischen Strom.

36 36 Die elektrische Spannung (U) Bedingung für eine elektrische Spannung Unter welcher Bedingung herrscht eine elektrische Spannung? Zwischen zwei Körpern herrscht eine elektrische Spannung, wenn sie v e r s c h i e d e n elektrisch geladen sind. Spannungsquellen Welche Spannungsquellen werden häufig verwendet? Häufig verwendete Spannungsquellen sind: M o n o zellen, Batterien, Akkumulatoren, S o l a r z e l l e n, Fahrrad- Lichtmaschinen und G e n e r a t o r e n in Kraftwerken. Wirkungen der elektrischen Spannung Welche Wirkungen hat eine elektrische Spannung? Eine elektrische Spannung zwischen zwei verschieden geladenen Körpern bewirkt a) eine gegenseitige A n z i e h u n g, b) S t r o m f l u s s, wenn eine leitende Verbindung besteht, c) F u n k e n überschlag, wenn die Spannung sehr groß ist. Solarzelle 0,5 V Zink-Braunstein-Zelle 1,5 V Fahrrad-Generator 6 V Autobatterie 12 V Haushaltssteckdose 230 V Straßenbahn 500 V Zündkerze V Überlandleitung bis V Blitz einige Millionen V Maßeinheit für die elektrische Spannung Welche Maßeinheit gilt für die elektrische Spannung? Die Maßeinheit der elektrischen Spannung ist 1 V o l t (1 V). Messung der elektrischen Spannung Womit und wie misst man die elektrische Spannung? Eine elektrische Spannung misst man mit einem V o l t m e t e r. Das Messgerät wird direkt mit den beiden P o l e n einer Spannungsquelle verbunden oder p a r a l l e l zum Verbraucher geschaltet. Generatoren, 1 Volt, parallel, verschieden, Stromfluss, Polen, Mono-, Voltmeter, Funken-, Anziehung, Solarzellen.

37 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Zwischen zwei gleichen Körpern herrscht eine elektrische Spannung, wenn a) sie ungleich stark positiv geladen sind. b) ein Körper negativ und der andere positiv geladen ist. c) sie gleich stark negativ geladen sind. 2 Je kleiner der elektrische Ladungsunterschied zwischen zwei Körpern ist, desto a) größer ist die elektrische Spannung. b) kleiner ist die elektrische Spannung. 3 Eine Maßeinheit für die elektrische Spannung ist z. B. a) 1 Volt (1 V). b) 1 Watt (1 W) c) 1 mv Wenn die Spannung gemessen werden soll, die an einer Glühlampe wirksam ist, dann muss das Voltmeter a) parallel zur b) in Serie mit der c) hinter die Glühlampe geschaltet werden. 5 Welche Angaben stimmen? a) Ein Fahrrad-Generator liefert eine Spannung von ca. 6 V. b) Zwischen den Buchsen einer Haushaltssteckdose herrscht eine Spannung von ca. 320 V. c) Blitze in der Natur entstehen bei Spannungen von einigen Millionen Volt. RÄTSEL 1 Ein Elektron ist geladen. 2 In einer leitenden Verbindung zwischen zwei verschieden geladenen Körpern fließt elektrischer. 3 Gerät zur Messung elektrischer Spannungen 4 Ein Körper mit Elektronenmangel ist geladen. ÜBERLEGE GENAU! 1 Annahme: Die Leitungsdrähte haben praktisch keinen Widerstand. Welche Spannungen herrschen zwischen den einzelnen Messpunkten? Im umrahmten Teil ergibt sich eine Maßeinheit der elektrischen Spannung. 1 N E G A T I V 2 S T R O M 3 V O L T M E T E R 4 P O S I T I V 2 Welche Spannungswerte zeigen die einzelnen Voltmeter an? a) Messbereich: 6 V b) Messbereich: 60 V U zwischen 1 und 2: ca. 4, 5 V U zwischen 3 und 4: ca. 4, 5 V U zwischen 2 und 4: ca. 0 V U zwischen 1 und 3: ca. 0 V Das Messgerät zeigt bei A: 1 V A: 1 5 V B: 2 V B: 3 0 V C: 4, 5 V C: 4 5 V D: 6 V D: 5 5 V

38 38 Galvanische Zellen und Batterien Entstehung der Spannung in einer Voltazelle Wie entsteht eine elektrische Spannung in einer Volta-Zelle? Von einer Zinkplatte gehen in einer Säure mehr positive I o n e n in Lösung als von einer Kupferplatte. Dadurch entsteht beim Zink ein stärkerer Elektronenü b e r s c h u s s als beim Kupfer, was eine Spannung von ca. 1 V verursacht. Handelsformen von galvanischen Zellen Welche Handelsformen gibt es von galvanischen Zellen? Bekannte Handelsformen von galvanischen Zellen sind: Z i n k -Braunstein-Zellen (1,5 V), A l k a l i -Mangan-Zellen (1,5 V), Lithium-Zellen (3 V), Aufbau einer Zink-Braunstein-Zelle ( Trockenelement ) und einer Alkali- Mangan-Zelle (rechts) Z i n k -Silberoxid-Zellen (1,5 V). Aufbau von Batterien Wie sind Batterien aufgebaut? Batterien bestehen aus einzelnen Z e l l e n, deren ungleichnamige P o l e miteinander verbunden sind. Aufladen und Entladen von Bleiakkumulatoren Was geschieht beim Auf- und Entladen eines Bleiakkumulators? Beim Aufladen eines Blei-Akkumulators entstehen eine Platte mit B l e i dioxid und eine reine B l e i platte. Die Spannung beträgt dann ca. 2 V. Beim Entladen verschwinden die U n t e r s c h i e d e zwischen den Platten wieder. Alkali, Unterschiede, Ionen, Pole, 2 V, 1 V, Zellen, Blei-, Blei-, Zink, Zink, -überschuss.

39 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Eine Volta-Zelle kann bestehen aus verdünnter Schwefelsäure und a) einem großen und einem kleinen Kupferstreifen. b) einem Zink- und einem Kupferstreifen. c) zwei Zinkstreifen Zwischen Kohlestab und Zinkbecher der Zink- Braunstein-Zelle besteht eine elektrische Spannung von ca. a) 1,2 V. b) 1,5 V. c) 2 V. 2 In einer Volta-Zelle lösen sich die Metallstreifen verschieden schnell in der Schwefelsäure auf. Dabei bleiben a) im Zinkstreifen mehr Elektronen als im Kupferstreifen zurück. b) im Kupferstreifen mehr Elektronen als im Zinkstreifen zurück. 3 Eine Zink-Braunstein-Zelle besteht neben dem Zinkbecher noch aus a) Braunstein + Kohlestab. b) Salmiaklösung + Eindickungsmittel. c) Braunstein + Kohlestab + Salmiakpaste. 5 Wenn man 4 Zink-Braunstein-Zellen in Serie ( ) schaltet, erhält man eine Gesamtspannung von a) 4 V. b) 6 V. c) 8 V. 6 Die Bleiakkumulatoren-Batterie eines Autos liefert meist etwa 12 V. Sie muss daher aus a) 12 Zellen in Parallelschaltung b) 6 Zellen in Serienschaltung c) 6 Zellen in Parallelschaltung bestehen. RÄTSEL 1 Ein einzelnes galvanisches Element bezeichnet man auch als galvanische. 2 Eine Zink-Braunstein-Zelle enthält u. a. eine paste. 3 Der Zinkbecher eines Trockenelementes bildet den pol. 4 Elektrolyt in einer Alkali-Mangan-Zelle Im umrahmten Teil ergibt sich der Name eines häufig verwendeten Elektrodenmaterials in galvanischen Zellen. 1 Z E L L E 2 S A L M I A K 3 M I N U S 4 K A L I L A U G E ERGÄNZE DIE FEHLENDEN ANGABEN! 1 Bezeichne die einzelnen Teile einer Zink- Braunstein-Zelle richtig! 2 Bestimme die Gesamtspannung bei den zusammengeschalteten Batterien! Zinkbecher ( 2 ) Kohlestab ( 1 ) Braunstein + Salmiakpaste ( 3 ) Verschlussmasse aus Bitumen ( 4 ) a) b) Gesamtspannung: 9 V Gesamtspannung: 4, 5 V

40 40 Solar-, Thermo- und Piezoelektrizität Wirkungsweise einer Solarzelle Wie wirkt eine Solarzelle? Solarzellen bestehen aus einer n- und einer p-halbleiterschicht. Durch Lichtstrahlen werden in der Berührungszone E l e k t r o n e n von Silicium-Atomen a b g e l ö s t. Ablösung von Elektronen in der Grenzschicht einer Solarzelle und ihre Verschiebung in Richtung n-halbleiter. Durch eine u n g l e i c h e Verteilung der freigewordenen Elektronen kommt es zu einer S p a n n u n g zwischen der n- und der p-halbleiterschicht. Wirkungsweise eines Thermoelementes Wie wirkt ein Thermoelement? Ein Thermoelement besteht aus zwei v e r s c h i e d e n e n Metallen. Beim Erhitzen der Berührungsstelle treten E l e k t r o n e n vom besseren Leiter zum s c h l e c h t e r e n Leiter über, wodurch eine Im Kupfer lassen sich durch Wärme Elektronen leichter ablösen. Sie wandern zum Konstantan und laden es negativ auf. elektrische Spannung zwischen ihnen entsteht. Spannungserzeugung durch Druck Wie kann eine Spannung durch Druck erzeugt werden? In manchen Kristallen (Q u a r z, Seignettesalz,...) werden durch Druck positive und negative Ionen so v e r s c h o b e n, dass zwischen ihnen eine elektrische Spannung auftritt. Überlegungen zur Entstehung einer elektrischen Spannung beim Zusammendrücken eines Quarzkristalls. schlechteren, Quarz, Elektronen, verschiedenen, verschoben, abgelöst, Elektronen, Spannung, ungleiche.

41 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 In Solarzellen a) wird Licht durch elektrische Spannung erzeugt. b) entsteht durch Licht eine Spannung von ca. 0,5 V. c) werden Elektronen durch Licht aus ihrer Bindung an Atome gelöst. 2 Solarzellen werden zurzeit z. B. verwendet a) zur Aufladung von kleineren Akkumulatoren. b) zur Stromversorgung von abgelegenen Schutzhütten c) zum Antrieb von Werkzeugmaschinen. 3 Thermoelemente werden verwendet bei a) Feuerzeugen. b) Sicherungen für Gasbrenner. c) manchen Thermometern. 4 Ein so genannter Piezokristall erzeugt eine elektrische Spannung, wenn a) er erhitzt wird. b) er beleuchtet wird. c) Druck auf ihn ausgeübt wird. 5 Piezokristalle werden verwendet in a) Kristallmikrofonen. b) elektronischen Feuerzeugen. c) Sicherungen für Gasbrenner. 41 RÄTSEL 1 Beim Erhitzen der Berührungsstelle von zwei verschiedenen Metallen kann ein unterschied entstehen. 2 Wenn eine elektrische Spannung durch Zufuhr von Wärmeenergie entsteht, spricht man von elektrizität. 3 Mineral, dessen Kristalle zur Erzeugung von Piezoelektrizität verwendet werden können 4 Bei der Erzeugung von Solarzellen wird meist verwendet. Im umrahmten Teil ergibt sich die Voraussetzung für die Entstehung von Piezoelektrizität. 1 L A D U N G S 2 T H E R M O 3 Q U A R Z 4 S I L I C I U M 5 K R I S T A L L 5 Durch einen Schlag auf einen Seignettesalz kann eine elektrische Spannung erzeugt werden. TEXTPAARE Verbinde die zusammenpassenden Texte durch Striche! Erhitzung der Berührungsstelle von zwei verschiedenen Metallen 1 6 Sicherung bei Gasbrennern Erzeugung von Piezoelektrizität 2 7 Spannungserzeugung bei einem Thermoelement Beispiele für die Anwendung der Piezoelektrizität 3 8 elektrische Spannung bei Beleuchtung Beispiel für die Anwendung eines Thermoelementes 4 9 z. B. Druck auf einen Quarzkristall Eigenschaft einer Solarzelle 5 10 elektronisches Feuerzeug, Kristallmikrofon

42 42 Stromrichtung / Stromarten / Stromstärke (I) Stromrichtungen Welche Stromrichtungen unterscheidet man? Die Elektronenstromrichtung gibt die Bewegungsrichtung der negativ geladenen Elektronen vom M i n u s p o l zum P l u s p o l einer Stromquelle an. Die technische Stromrichtung ist eine willkürlich festgelegte Stromrichtung vom P l u s p o l zum M i n u s p o l. Gleichstrom und Wechselstrom Wodurch unterscheiden sich Gleich- und Wechselstrom? Beim Gleichstrom wandern die Elektronen nur in eine R i c h t u n g. Beim Wechselstrom s c h w i n g e n die Elektronen hin und her, weil die Pole der Stromquelle dauernd w e c h s e l n. Stromstärke Was versteht man unter Stromstärke? Unter Stromstärke versteht man die Elektronenmenge, die pro S e k u n d e durch den Q u e r s c h n i t t eines Leiters fließt. Maßeinheit der Stromstärke Welche Maßeinheit verwendet man für die Stromstärke? Die Maßeinheit der Stromstärke ist 1 A m p e r e (1 A). (Ein Strom mit 1 A Stromstärke kann z.b. durch Zerlegung des Wassers pro Minute 10,5 cm 3 Knallgas erzeugen.) Messung der Stromstärke Wie misst man die Stromstärke? Bei der Messung der Stromstärke müssen ein A m p e r e m e t e r und das Elektrogerät h i n t e r e i n a n d e r in den Stromkreis geschaltet werden. Querschnitt, Amperemeter, Richtung, wechseln, Minuspol, schwingen, Ampere, Pluspol, Sekunde, Pluspol, hintereinander, Minuspol.

43 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Die Richtung von negativen Pol zum positiven Pol der Stromquelle ist a) die technische Stromrichtung. die Elektronenstromrichtung. b) c) die Bewegungsrichtung der negativen elektrischen Ladungen. 2 Um Gleichstrom handelt es sich, wenn a) die Elektronen vorwiegend eine Bewegungsrichtung haben. b) der Elektronenstrom immer gleich stark ist. c) sich die Elektronen gleich schnell bewegen. 3 Die Stromstärke 30 ma kann man auch so ausdrücken: a) 0,3 A. b) 0,03 A. c) µa. 4 Bei der Messung der Stromstärke in einer Glühlampe schaltet man das Amperemeter a) in Serie mit der Lampe. b) parallel zur Lampe. c) immer nur hinter die Lampe. 43 RÄTSEL 1 Ursache für das Fließen des elektrischen Stromes. 2 Pol einer Stromquelle mit Elektronenüberschuss 3 Pol einer Stromquelle mit Elektronenmangel 4 Strom, bei dem die Elektronen hin- und herschwingen 5 Bezeichnung für die Ladungsmenge, die pro Sekunde durch den Querschnitt eines Leiters fließt 6 Strom, bei dem die Elektronen immer in der gleichen Richtung fließen Im umrahmten Teil ergibt sich der Name eines französischen Physikers. 1 S P A N N U N G 2 M I N U S P O L 3 P L U S P O L 4 W E C H S E L S T R O M 5 S T R O M S T Ä R K E 6 G L E I C H S T R O M ÜBE DAS UMRECHNEN VON STROMSTÄRKEN! a) 1 A = ma b) 7 A = ma c) 0,1 A = ma d) 0,01 A = 1 0 ma e) 0,003 A = 3 ma f) 0,07 A = 7 0 ma g) 1 ma = 0, A h) 20 ma = 0, 0 2 A i) 0,1 ma = 0, A j) 25 ma = 0, A k) ma = 4 A l) µa = 1 ma ÜBE DAS VON ABLESEN AMPEREMETERN! a) Messbereich: 6 A b) Messbereich: 60 ma Das Messgerät zeigt bei der Zeigerstellung A: 0, 4 A A: 8 ma B: 1, 4 A B: 2 0 ma C: 2, 8 A C: 2 6 ma D: 4, 2 A D: 4 2 ma E: 5, 6 A E: 5 4 ma

44 44 Der elektrische Widerstand (R) Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes Wovon hängt der Widerstand eines Leitungsdrahtes ab? Der Widerstand eines Leitungsdrahtes ist umso größer, je l ä n g e r er ist und je k l e i n e r sein Querschnitt ist. Außerdem hängt der Widerstand sehr vom M a t e r i a l ab. Maßeinheit des elektrischen Widerstandes Welche Maßeinheit gilt für den elektrischen Widerstand? Die Maßeinheit des elektrischen Widerstandes ist Widerstand einiger Elektrogeräte Heizstrahler W ca. 25 Ω Bügeleisen W ca. 50 Ω Glühlampe 100 W ca. 500 Ω Nähmaschine 85 W ca. 600 Ω Rasierapparat 10 W ca Ω 1 O h m (1 Ω). Ein Leiter hat den Widerstand 1 Ohm, wenn bei einer Spannung von 1 V eine Stromstärke von 1 A fließt. Geräte zur Regelung des Widerstandes Mit welchen Geräten kann man den elektrischen Widerstand verändern oder genau festlegen? Zur Festlegung von Widerstandswerten verwendet man F e s t w i d e r s t ä n d e und R e g e l widerstände. Schaltung von Widerständen Wie können z. B. Festwiderstände zusammengeschaltet sein und wie ändern sich dadurch Widerstand und Stromstärke? Festwiderstände können i n S e r i e (= hintereinander) oder p a r a l l e l geschaltet werden. Bei der Serienschaltung wird der W i d e r s t a n d größer und die Stromstärke k l e i n e r. Bei der Parallelschaltung wird der Widerstand k l e i n e r und die S t r o m s t ä r k e größer. 1 Ohm, in Serie, Stromstärke, länger, Festwiderstände, parallel, kleiner, Widerstand, kleiner, Material, kleiner, Regel-.

45 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Von zwei Leitungsdrähten hat derjenige den größeren Widerstand, in dem bei der gleichen Spannung die Stromstärke a) größer ist. b) kleiner ist. 2 Jeder Draht setzt dem elektrischen Strom einen Widerstand entgegen, weil a) die Elektronen sehr träge sind. b) Zusammenstöße zwischen Metall-Ionen und Elektronen erfolgen. c) RÄTSEL die Zahl der frei beweglichen Elektronen begrenzt ist. 1 Der elektrische Widerstand eines Drahtes hängt u. a. vom ab. 2 Maßeinheit der Stromstärke: 1 3 Der Widerstand eines Drahtes hängt u. a. von seiner ab: 4 Name eines bekannten Widerstandsmaterials 5 Maßeinheit der Spannung: 1 6 Maßeinheit des Widerstandes: 1 7 Der Widerstand eines Eisendrahtes hängt u. a. von seiner ab. 3 Je kleiner der Querschnitt eines 1 m langen Kupferdrahtes ist, desto a) kleiner b) größer ist sein elektrischer Widerstand Die Maßeinheit für den elektrischen Widerstand eines Leiters ist a) 1 Volt (V). b) 1 Ohm (Ý). c) 1 Ampere (A). 5 Welche Umrechnung ist richtig? a) 3 ký = 300 Ý. b) 0,2 MÝ = 200 ký. c) 100 Ý = 0,1 ký. Im umrahmten Teil ergibt sich ein Vielfaches der Maßeinheit des Widerstandes. 1 M A T E R I A L 2 A M P E R E 3 L Ä N G E 4 K O N S T A N T A N 5 V O L T 6 O H M 7 T E M P E R A T U R ÜBERLEGE UND RECHNE! 1 Welches der dargestellten Drahtstücke hat den kleineren elektrischen Widerstand? Kreuze die richtige Lösung an! Der Widerstand bei 1 ist kleiner wegen a) der geringeren Länge. b) des größeren Querschnittes. c) der größeren Leitfähigkeit des Materials. d) der niedrigeren Temperatur. 2 Berechne den elektrischen Widerstand von verschiedenen Kupferdrähten! Länge Querschnitt Widerstand a) 1 m 1 mm² 0,017 Ω b) 2 m 1 mm² 0, Ω c) 1 m ½ mm² 0, Ω d) 10 m 1 mm² 0, 1 7 Ω e) 10 m 10 mm² 0, Ω f) 100 km 1 mm² 1, kω g) 100 km 2 mm² 0, kω h) km 4 mm² 4, kω

46 46 U R I U = R I U R = I I = U R Merkhilfe zum ohmschen Gesetz und seinen Umkehrungen. (Wenn du den Buchstaben für die gesuchte Größe abdeckst, bleibt die Formel für die Berechnung aus den beiden anderen übrig.) Das ohmsche Gesetz Das ohmsche Gesetz Wie lautet die Formel für das ohmsche Gesetz? Stromstärke = S p a n n u n g durch W i d e r s t a n d I = U : R AUSWAHLANTWORTEN 1 In einem Stromkreis ist die Stromstärke größer geworden. Mögliche Ursachen sind a) Vergrößerung des Widerstandes. b) Verkleinerung des Widerstandes. c) Vergrößerung der Spannung. d) Verkleinerung der Spannung. 2 Die auf eine Glühlampe wirkende Spannung wird von 4,5 V auf 6 V erhöht. Dadurch wird im Glühfaden die Stromstärke a) nicht verändert. b) größer. c) geringer. RÄTSEL (Multiple-Choice-Aufgaben) 3 Ein Leitungsdraht hat einen Widerstand von 100 Ý. Bei einer Spannung von 4,5 V beträgt die Stromstärke a) 450 A. b) 0,45 A. c) 0,045 A. 4 Durch einen Festwiderstand mit 1 kω Widerstand fließt ein Strom mit 2 A Stromstärke. Die wirkende Spannung beträgt daher a) V. b) 200 V. c) 20 V. 5 Eine Glühlampe lässt bei einer Spannung von 230 V einen Strom mit 0,23 A fließen. Der Widerstand das Glühfadens beträgt daher a) 10 Ω. b) 100 Ω. c) Ω. 1 Ursache der gerichteten Bewegung von Elektronen 2 Bezeichnung für die Ladungsmenge, die pro Sekunde durch den Querschnitt eines Leiters fließt 3 Bezeichnung für den Quotienten aus U und I Im umrahmten Teil ergeben sich die Zeichen für Spannung, Widerstand und Stromstärke. 1 S P A N N U N G 2 S T R O M S T Ä R K E 3 W I D E R S T A N D Widerstand, Spannung

47 RECHNE UND ZEICHNE! 1 Versuche zum ohmschen Gesetz: In der dargestellten Schaltung wurde die Spannung stufenweise erhöht. 3 Welche Werte (Widerstand und Stromstärke) sind bei den einzelnen Anschlüssen des Kurbelwiderstandes zu erwarten? 47 Es ergaben sich folgende Werte: a) Berechne in allen Fällen den Wert des Quotienten U : I! U I U : I 2 V 0,1 A V 0,2 A V 0,3 A V 0,4 A V 0,5 A 2 0 b) Zeichne eine Schaulinie zu den gegebenen Werten! Kontakt- Spannung Widerstand Stromstärke knopf 1 6 V 1 0 Ý 0, 6 A 2 6 V 2 0 Ý 0, 3 A 3 6 V 3 0 Ý 0, 2 A 4 6 V 4 0 Ý 0, 1 5 A 5 6 V 5 0 Ý 0, 1 2 A 6 6 V 6 0 Ý 0, 1 A 7 6 V 7 0 Ý 0, A 8 6 V 8 0 Ý 0, A 9 6 V 9 0 Ý 0, A 10 6 V Ý 0, 0 6 A 2 Übe die Anwendung des ohmschen Gesetzes in seinen drei Formen! Spannung Widerstand Stromstärke a) 1 V 1 Ý 1 A b) 10 V 10 Ý 1 A c) 100 V 5 0 Ý 2 A d) 1 V 0, 5 Ý 2 A e) 5 V 5 Ý 1 A f) 2 0 V 20 Ý 1 A g) V 100 Ý 1 A 4 Du greifst die Pole verschiedener Stromquellen mit der rechten und mit der linken Hand gleichzeitig an. Wie groß ist jeweils die Stromstärke in deinem Körper, wenn der elektrische Widerstand etwa Ý beträgt? Spannung der Quotient Stromstärke Stromquelle aus U und R a) Beispiel: 2 V 2 V : Ý 0,002 A b) Monozelle: 1,5 V 1,5 V:1000 Ý 0,0015A c) Batterie: 4,5 V 4,5 V:1000 Ý 0,0045A d) Batterie: 9 V 9 V:1000 Ý 0,009A e) Auto-Akku: 12 V 12 V:1000 Ý 0,012A f) Steckdose: 230 V 230 V:1000 Ý 0,23A (Lebensgefahr!) h) V Ý 2 A

48 48 Die elektrische Leistung (P) Einige Leistungswerte: Fahrradlämpchen: 3 W = 6 V 0,5 A Glühlampe: 100 W = 230 V 0,43 A Tauchsieder: W = 230 V 4,35 A Bügeleisen: W = 230 V 7,8 A Geschirrspüler: W = 230 V 10 A E-Herd: bei W = 230 V 34,8 A Berechnung der elektrischen Leistung Wie berechnet man die elektrische Leistung? Stromleistung = S t r o m s t ä r k e mal S p a n n u n g P = I U Wie heißt die Maßeinheit der elektrischen und jeder anderen Leistung? Die Maßeinheit der Leistung ist allgemein 1 W a t t (1 W) = 1 J/s. Die elektrische Arbeit (W) ) Berechnung der elektrischen Arbeit Wie berechnet man die elektrische Arbeit? Elektrische Arbeit = L e i s t u n g mal Z e i t W = P t oder: W = U I t 1 kwh reicht für Tage Speisen kühlen 1-3 Tage Radio hören 5-7 Stunden fernsehen 1-3 Stunden bügeln ca. 1/2 Stunde Geschirr spülen (ein vollständiger Spülgang) Maßeinheiten für die elektrische Arbeit In welchen Maßeinheiten wird die elektrische und jede andere physikalische Arbeit angegeben? Maßeinheiten der Arbeit sind: 1 W a t t s e k u n d e (1 Ws) = 1 J und 1 K i l o w a t t s t u n d e (1 kwh) = Ws = 3,6 MJ Messung der elektrischen Arbeit Wie wird die elektrische Arbeit gemessen und wie werden die Stromkosten berechnet? Die elektrische Arbeit wird mithilfe eines Stromzählers in k W h gemessen. Die Stromkosten ergeben sich aus dem Preis für 1 kwh m a l der Anzahl der verbrauchten kwh. Leistung, Kilowattstunde, mal, Watt, Wattsekunde, kwh, Spannung, Zeit, Stromstärke.

49 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Die richtige Formel für die elektrische Leistung ist a) P = U I. b) L = U I. c) P = U : I. 2 In welchem Fall wurde richtig umgerechnet? a) 2 kw = 200 W. b) 0,4 MW = W c) 1 W = 0,1 kw. RÄTSEL 1 Zeichen für Arbeit 2 Ohne fließt kein elektrischer Strom. 3 Das Produkt P mal t ergibt die elektrische. 4 Das Produkt U mal I ergibt die elektrische. 5 Die elektrische Arbeit ist von Spannung, Zeit und abhängig. 6 Bedeutung des Zeichens R 7 Beispiel für eine Maßeinheit der Leistung 8 Eine Kilowatt ist eine Maßeinheit für die elektrische Arbeit. 9 Elektrische Arbeit ist umwandlung. 10 Statt 1 Watt kann man auch 1 Joule pro sagen. 11 Die elektrische Arbeit hängt von U, I und ab. 3 Die Arbeit des elektrischen Stromes ist umso größer, je größer a) die Spannung ist. b) die Stromstärke ist. c) der Widerstand ist. d) die Zeit ist Ein elektrisches Heizgerät (230 V, 5 A) ist 2 Stunden lang eingeschaltet. Die Arbeit beträgt daher a) Wh. b) Wh. c) 2,3 kwh. Im umrahmten Teil ergibt sich eine Maßeinheit für die elektrische Arbeit. 1 W 2 S P A N N U N G 3 A R B E I T 4 L E I S T U N G 5 S T R O M S T Ä R K E 6 W I D E R S T A N D 7 K I L O W A T T 8 S T U N D E 10 S E K U N D E 9 E N E R G I E 11 Z E I T ÜBE! 1 das Umrechnen von Leistungsangaben! a) 1 kw = W e) 300 W = 0, 3 kw b) 10 kw = W f) W = 2 kw c) 3 MW = kw g) 700 kw = 0,7 MW d) 10 MW = kw h) kw = 1 MW 2 die Anwendung der Formel P = U I! Elektrogerät U I P a) Glühlampe 230 V 0,5 A W b) Bügeleisen 230 V 4 A W c) Elektromotor 230 V 1, 5 A 345 W d) Heizstrahler 230 V 4 A 920 W e) Radio 230 V 0, 2 5 A 57, 5 W f) Fernsehgerät 230 V 0, 6 A 138 W

50 50 Elektrische Energie - Wärme und Licht Ursache für die Erwärmung von Leitern bei Stromfluss Wieso erwärmt sich ein Metalldraht bei Stromfluss? Wandernde E l e k t r o n e n regen die Teilchen des Metalles durch Zusammenstöße zu stärkeren S c h w i n g u n g e n an. Nachweis der Erwärmung eines Drahtes durch den elektrischen Strom. Elektrogeräte zur Wärmegewinnung Mit welchen Geräten wird im Haushalt die Elektrowärme genutzt? Elektrische Kleingeräte (z. B. Kaffeemaschinen, B ü g e l e i s e n, Haartrockner, Lötkolben, Tauchsieder), Elektroherde, Warmwasserbereiter (z. B. Warmwasserspeicher), elektrische Raumheizgeräte, Heizungen in Wasch- und G e s c h i r r spülmaschinen. Entstehung von Licht bei Stromfluss Wie kann man die Entstehung von Licht bei Stromfluss erklären? Wandernde Elektronen stoßen Elektronen in einer A t o m h ü l l e auf eine h ö h e r e Bahn (= Energieerhöhung). Beim Zurückfallen auf die ursprüngliche Bahn geben sie E n e r g i e in Form von Licht ab. Wirkungsweise einer Glühlampe Wie funktioniert eine Glühlampe? In einer Glühlampe wird ein doppelt gewendelter W o l f r a m draht mit ca. 0,01 mm Durchmesser durch den elektrischen Strom auf etwa C erhitzt. Wirkungsweise einer Leuchtstoffröhre Wie funktioniert eine Leuchtstoffröhre? In Leuchtstoffröhren entsteht U V - S t r a h l u n g durch Zusammenstöße von Elektronen mit Q u e c k s i l b e r - Atomen. Der Leuchtstoff an der Innenseite der Glasröhre wandelt UV-Licht in s i c h t b a r e s Licht um. Quecksilber-, Atomhülle, Wolfram-, , sichtbares, UV-Strahlung, Energie, höhere, Geschirr-, Bügeleisen, Elektronen, Schwingungen.

51 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Jeder Draht wird bei Stromfluss mehr oder weniger warm, weil a) die wandernden Elektronen die Metall- Ionen in heftigere Schwingungen versetzen. b) elektrischer Strom warm ist. c) die Metall-Ionen dabei heiß werden. 2 Heizdrähte in elektrischen Heizgeräten bestehen meist aus a) Kupfer. b) Konstantan. c) Eisen In einer Leuchtstoffröhre entsteht sichtbares Licht durch a) Umwandlung von UV-Licht im Leuchtstoff. b) Zusammenstöße von Elektronen mit Quecksilber-Atomen. c) Zusammenstöße von Elektronen mit den Atomen des Leuchtstoffes. 4 Der Wirkungsgrad einer Leuchtstoffröhre a) ist geringer als der einer Glühlampe. b) beträgt etwa %. c) ist höher als der einer Glühlampe. RÄTSEL 1 1 Wandernde Elektronen regen Teilchen in einem Metall zu stärkeren an. 2 Apparat zur Warmwasserbereitung 3 Im Bügeleisen gibt es einen Temperatur. 4 Der in elektrischen Heizgeräten besteht oft aus Konstantan. Im umrahmten Teil ergibt sich der Name für ein Elektrogerät im Haushalt, das Wärmeenergie für Kochzwecke erzeugt. 1 S C H W I N G U N G E N 2 B O I L E R 3 R E G L E R 4 H E I Z D R A H T RÄTSEL 2 1 Eine Glühlampe wandelt einen kleinen Teil der elektrischen Energie in energie um. 2 Der Wirkungs einer Glühlampe liegt bei 5 %. 3 In manchen röhrenförmigen Lampen wird UV-Licht durch einen in sichtbares Licht umgewandelt. 4 In Projektoren werden oft lampen verwendet. 5 Metall für Glühfäden Im umrahmten Teil ergibt sich die Abkürzung für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. 1 L I C H T 2 G R A D 3 L E U C H T S T O F F 4 H A L O G E N 5 W O L F R A M ERGÄNZE DIE FEHLENDEN WÖRTER! 1 Je weniger (mehr) elektrische Energie durch eine Lampe in Lichtenergie umgewandelt wird, desto s c h l e c h t e r (b e s s e r ) ist ihr Wirkungsgrad. 2 Wenn ultraviolettes Licht auf den Leuchtstoff einer Leuchtstoffröhre trifft, wird das u n s i c h t b a r e UV-Licht in s i c h t b a r e s Licht umgewandelt.

52 52 Elektrischer Strom als Gefahrenquelle Gefahren des elektrischen Stromes Welche Gefahren drohen durch den elektrischen Strom? a) Ein elektrischer Strom, der über das Herz fließt, kann ab einer Stromstärke von m A tödlich sein. b) Ströme mit ca. 3 A und mehr rufen V e r b r e n n u n g e n am menschlichen Körper hervor. c) Ströme mit hoher Stromstärke können Leitungsdrähte e r h i t z e n und Brandgefahr verursachen. Schutzmaßnahmen Welche Maßnahmen und Geräte schützen vor einer Gefährdung durch den elektrischen Strom? a) I s o l i e r u n g von Kabeln und Geräten. b) S c h m e l z sicherungen und magnetische Leitungs- Schutzschalter schützen vor zu hoher Stromstärke und Brandgefahr. c) Schutzerdung und Fehlerstrom-Schutzschalter schützen vor dem gefährlichen Körper- oder G e h ä u s e s c h l u s s. d) T r a n s f o r m a t o r e n zur Erzeugung von Kleinspannungen machen den Haushaltsstrom (2 3 0 V ) für Kinderspielzeug (ca. 20 V) und z. B. zur Aufladung der Akkumulatoren für M o b i l t e l e f o n e sowie Camcorder und Digitalkameras geeignet. Gehäuseschluss, Schmelz-, 230 V, Verbrennungen, ma, Mobiltelefone, Isolierung, Transformatoren, erhitzen.

53 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Wenn elektrischer Strom über das Herz eines Menschen fließt, dann ist schon eine Stromstärke von ca. a) 1 ma b) 10 ma c) 50 ma lebensgefährlich. 2 Eine lebensgefährliche Stromstärke wird im menschlichen Körper durch eine Spannung von ca. a) 1 V b) 10 V c) 50 V erzeugt. 3 Wenn in einem Stromkreis fast kein Widerstand herrscht, spricht man von a) Kurzschluss. b) Vollschluss. c) Leichtschluss. 4 Je mehr Geräte parallel in einen Stromkreis geschaltet werden, desto geringer wird a) der Widerstand b) die Stromstärke c) die Spannung im Stromkreis. 5 Das Drähtchen in der Patrone einer Schmelzsicherung mit einem roten Kennplättchen brennt durch, wenn a) der Widerstand über 10 Ohm b) die Stromstärke über 10 A c) die Spannung über 10 V steigt. 6 Wenn wegen einer schadhaften Isolation 53 z. B. ein Strom führender Kupferdraht mit dem Blechgehäuse eines Elektrogerätes in Berührung kommt, spricht man von a) Körperschluss (oder Gehäuseschluss). b) Stromschluss. RÄTSEL 1 Gerät, das den elektrischen Strom bei zu großer Stromstärke unterbricht 2 Bezeichnung für den Spannung führenden Leiter in einem Stromnetz 3 Die Gefahr für den menschlichen Körper beginnt bei einer von ca. 50 ma. 4 Situation, die durch den gleichzeitigen Betrieb von großen oder vielen Geräten in Parallelschaltung entstehen kann 5 Durch Kurzschluss kann es zu einer von Leitungsdrähten kommen. 6 Prüfzeichen des Österreichischen Verbandes für Elektrotechnik 7 Wenn der Widerstand in einem Stromkreis sehr 9 K U N S T S T O F F klein ist, spricht man von. 8 Wenn ein blanker Strom führender Draht mit 10 E R D U N G dem Blechgehäuse eines Gerätes in Berührung kommt, spricht man von oder Körperschluss. 9 Material, das oft als Berührungsschutz für Stromleitungen dient Im umrahmten Teil ergibt sich die allgemeine Bezeichnung für die schützende Ummantelung eines Leitungsdrahtes. 1 S I C H E R U N G 2 P H A S E N L E I T E R 3 S T R O M S T Ä R K E 4 Ü B E R L A S T U N G 5 E R H I T Z U N G 6 Ö V E 7 K U R Z S C H L U S S 8 G E H Ä U S E S C H L U S S 10 Vor der Gefahr eines Körper- oder Gehäuseschlusses schützt u. a. eine gute.

54 54 Brennstoffe Heizstoffe für Raumheizung Welche Heizstoffe werden für die Raumheizung verwendet? Zur Beheizung von Wohnräumen gibt es folgende Brennstoffe: H o l z, Kohle und Koks, Heizöl, Erdgas und F l ü s s i g gas. Diese Energiequellen nutzen die Österreicher/innen zur Beheizung von ca. 3 Millionen Haushalten. Die Verbrennungswärme Entstehung der hohen Temperatur in einer Flamme Wieso ist eine Flamme heiß? Wenn sich z. B. Erdgas- und S a u e r s t o f f teilchen aufgrund ihrer chemischen Energie vereinigen, entstehen neu zusammengesetzte Teilchen mit hoher B e w e g u n g s energie. Das bedeutet eine hohe T e m p e r a t u r. Brennstoff Heizwert Brennwert Wasserstoff 120 MJ/kg 142 MJ/kg Erdgas 45,4 MJ/kg 50 MJ/kg Propangas 46 MJ/kg 50 MJ/kg Heizöl 42,6 MJ/kg 45,6 MJ/kg Benzin 42,5 MJ/kg 45,1 MJ/kg Steinkohle 30 MJ/kg 33 MJ/kg Koks MJ/kg MJ/kg Holz MJ/kg MJ/kg Heizwert und Brennwert Was versteht man unter Heizwert und Brennwert? Heizwert = die E n e r g i e in MJ, die 1 k g eines Brennstoffes beim Verbrennen abgibt. Brennwert = Heizwert + K o n d e n s a t i o n s wärme. Nennwärme-Leistung Was versteht man unter Nennwärme-Leistung? Die Nennwärme-Leistung gibt die höchste nutzbare W ä r m e energie an, die ein Heizgerät pro Z e i t e i n h e i t (1 s, 1 h) abgeben kann. Kondensations-, Holz, Zeiteinheit, Temperatur, Flüssig-, Sauerstoff-, 1 kg, Wärme-, Energie, Bewegungs-.

55 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Derzeit wird in Österreich am häufigsten a) Erdgas und Heizöl b) Kohle c) Holz zur Beheizung von Wohnungen genutzt. 2 Ein kühles Glas läuft an, wenn man es kurz über eine Erdgasflamme hält. Das beweist, dass bei der Verbrennung von Erdgas a) Flüssiggas b) Kohlenstoffdioxid c) Wasserdampf entsteht. 3 Kohle, Erdöl und Erdgas bezeichnet man als a) aktive b) fossile c) antike Brennstoffe Flüssiggas enthält unter Druck verflüssigtes a) Propangas. b) Butangas. c) Erdgas. 5 Die hohe Temperatur in einer Flamme bedeutet, dass a) die Teilchen der Verbrennungsgase glühen. b) sich die Teilchen der Verbrennungsgase sehr schnell bewegen. c) sich die Teilchen der Verbrennungsgase schnell verbinden. 6 Der Heizwert von Koks ist a) geringer als b) höher als c) so groß wie der Heizwert von Heizöl. RÄTSEL 1 chemischer Vorgang, bei dem Wärmeenergie abgegeben wird 2 gasförmiger fossiler Brennstoff 3 Bei einem Verbrennungsvorgang entsteht meist eine hohe. 4 Bezeichnung für Arbeit pro Zeiteinheit 5 1 Watt = 1 Joule pro 6 Die Teilchen einer Flamme haben eine hohe energie. 7 Wenn Wasserdampf zu Wasser wird, gibt er wärme ab. 8 Bezeichnung für die Energie, die 1 kg eines Brennstoffes beim Verbrennen abgibt 9 Für fast alle Verbrennungsvorgänge ist notwendig.. ÜBERLEGE UND RECHNE! Bestimme die Erhöhung der Wassertemperatur, wenn jeweils 1 kg Brennstoff vollständig verbrannt wird! Wärmeverluste werden nicht berücksichtigt. Nimm an, dass zur Erwärmung von 1 kg Wasser um 1 C rund 4 kj notwendig sind! Im umrahmten Teil ergibt sich die Bezeichnung für Heizwert + Kondensationswärme. 1 V E R B R E N N U N G 2 E R D G A S 4 L E I S T U N G 3 T E M P E R A T U R 5 S E K U N D E 6 B E W E G U N G S 7 K O N D E N S A T I O N S 8 H E I Z W E R T 9 S A U E R S T O F F Erwärmung um 3 0 C 5 0 C 8 0 C

56 56 Heizanlagen Arten von Einzelöfen Welche Arten von Einzelöfen sind in Gebrauch? Es gibt Einzelöfen aus Eisen mit einer feuerfesten Auskleidung sowie Kaminöfen und K a c h e l öfen. Zentralheizungen Wie funktionieren Zentralheizungen? Zentralheizungen haben nur eine Feuerstelle für eine Wohnung oder ein Haus. Die Wärmeenergie der V e r b r e n n u n g s gase wird durch W a s s e r auf die L u f t in den einzelnen Räumen übertragen. Fernheizwerke Wie wirken Fernheizwerke? Fernheizwerke sind große Zentralheizungsanlagen. Das Heißwasser wird durch Rohrleitungen den W ä r m e tauschern der einzelnen Häuser zugeführt. In diesen Geräten werden das Wasser für die H e i z k ö r p e r sowie das B a d e -, und Waschwasser erwärmt. Brennwert-Technologie Was versteht man unter Brennwert-Technologie? Die Brennwerttechnik nutzt den H e i z w e r t des Brennstoffes und die K o n d e n s a t i o n s wärme des in den Abgasen enthaltenen W a s s e r d a m p f e s. Heizkörper, Verbrennungs-, Wärme-, Kondensations-, Wasser, Luft, Wasserdampfes, Kachel-, Bade-, Heizwert.

57 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 In Heizungen für Holzpellets verwendet man a) Holzscheite. b) kleine zylinderförmige Stückchen aus gepressten Holzspänen. c) kurze Stangen aus Massivholz. 2 Kachelöfen werden vor allem geschätzt wegen a) ihrer Größe. b) ihrer gleichmäßigen und anhaltenden Wärmeabgabe. c) ihres geringen Brennstoffbedarfes Die moderne Brennwerttechnologie nutzt den a) Heizwert eines Brennstoffes besonders gut. b) nur die Kondensationswärme des in den Verbrennungsgasen enthaltenen Wasserdampfes. c) den Heizwert des Brennstoffes und die Kondensationswärme des Wasserdampfes. RÄTSEL 1 mit glasierten Tonziegeln verkleideter Ofen 2 Prinzip bei modernen Kraftwerken: -Wärme-Kopplung 3 Gerät, in dem warmes Wasser Energie an kaltes Wasser abgibt 4 Heizanlage, die Teile einer Stadt versorgt 5 = Heizwert + Kondensationswärme Im umrahmten Teil ergibt sich der Name für eine Heizstelle mit meist offenem Feuer und Rauchabzug. 1 K A C H E L O F E N 2 K R A F T 3 W Ä R M E T A U S C H E R 4 F E R N H E I Z W E R K 5 B R E N N W E R T ZENTRALHEIZUNG Gib die Strömungsrichtungen des Wassers durch Pfeilspitzen an! DAUERBRAND- UND ÖLOFEN Gib die jeweiligen Strömungsrichtungen der Luft durch Pfeilspitzen an!

58 58 Elektrische Raumheizung / Warmwasserbereitung Elektrische Heizgeräte Welche elektrischen Heizgeräte gibt es? Elektrische Heizgeräte gibt es in Form von S t r a h l e r n, Konvektoren (mit und ohne Speichermasse) und Heizlüftern. Warmwasserbereiter Wie funktionieren elektrische Warmwasserbereiter? In einem Warmwasserspeicher wird Wasser durch einen elektrischen H e i z s t a b erwärmt. Ein T h e r m o s t a t hält das Wasser immer auf einer bestimmten Temperatur. Beim D u r c h l a u f erhitzer fließt das Wasser über heiße Heizschlangen. Durchlauf-, Heizstab, Thermostat, Strahlern. Nutzung der Sonnenstrahlung zum Heizen Sonnenkollektoren Wie sind Sonnenkollektoren aufgebaut? Häufig verwendet werden M a t t e n kollektoren und Flachkollektoren. Wesentliche Teile eines Flachkollektors sind: Abdeckung aus Glas, schwarze A b s o r b e r platten, Röhren mit zirkulierendem W a s s e r und eine Wärmedämmung. Solarheizung Welche Teile gehören zu einer vollständigen Solarheizung? Wesentliche Teile einer Solarheizung sind: K o l l e k t o r, Umwälzpumpe, geschlossenes Röhrensystem, W ä r m e tauscher und Warmwasserspeicher. Absorber-, Kollektor, Wärme-, Wasser, Matten-.

59 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 In einem Wärmetauscher a) erwärmt heißes Wasser kaltes Wasser. b) wird Wärmeenergie von kaltem auf heißes Wasser übertragen. c) wird Wärmeenergie gespeichert. 2 Das Wärmespeichervermögen eines Speicherkernes hängt wesentlich ab von a) seinem Material. b) seiner Masse. c) seiner Form. 4 Was ist richtig? a) Eine Absorberplatte soll möglichst weiß sein. b) Eine Umwälzpumpe beschleunigt die Strömung des Wassers. c) Kollektor bedeutet Sammler. 5 Ein Sonnenkollektor a) absorbiert die Strahlung der Sonne. b) reflektiert die Strahlung der Sonne. c) kondensiert die Strahlung der Sonne Aus einem Warmwasserspeicher fließt warmes Wasser ab. Kaltes Wasser strömt zu a) von oben. b) von unten. 6 Die Sonnenstrahlung wird von einem Kollektor besser aufgenommen, wenn die Strahlung a) im rechten Winkel auffällt. b) unter einem möglichst kleinen Winkel auffällt. RÄTSEL 1 elektrisches Heizgerät zur Erwärmung von Wasser: erhitzer 2 Ein Warmwasserspeicher hat außen eine. 3 Bauform eines elektrischen Heizgerätes: Heiz. 4 Bauform eines elektrischen Heizgerätes zur Verwendung von Nachtstrom 5 Gerät, das die Einhaltung einer bestimmten Wassertemperatur überwacht 6 Gerät, das die Luftströmung beschleunigt 7 andere Bezeichnung für Wärmeströmung Im umrahmten Teil ergibt sich die Bezeichnung für eine Energie sparende Form des Badens. 2 I S O L I E R U N G 1 D U R C H L A U F 3 S T R A H L E R 4 S P E I C H E R O F E N 5 T H E R M O S T A T 6 V E N T I L A T O R 7 K O N V E K T I O N JE-DESTO-SÄTZE 1 Je mehr (weniger) die Temperatur des Speicherkernes eines elektrischen Speicherofens während der Nacht erhöht wird, desto m e h r ( w e n i g e r ) Wärmeenergie kann er während des Tages abgeben. 3 Je steiler (weniger steil) die Sonnenstrahlung auf einen Flachkollektor auftrifft, desto b e s s e r ( s c h l e c h t e r ) wird die Energie der Sonne in Wärmeenergie umgewandelt. 2 Je kleiner (größer) der Speicherkern eines elektrischen Speicherofens mit +80 C ist, desto w e n i g e r ( m e h r ) Wärmeenergie kann er abgeben.

60 60 Die Wärmepumpe Wirkungsweise einer Wärmepumpe Wie funktioniert eine Wärmepumpe? Im Verdampfer einer Wärmepumpe wird zuerst ein flüssiges Kältemittel (z. B. Ammoniak, Siedepunkt -33,6 C) bei vermindertem Druck und unter Aufnahme von Umweltwärme v e r d a m p f t. Der Dampf wird dann durch einen Kompressor verdichtet und dadurch e r w ä r m t. Nach Abgabe von Wärme an einen Wärmetauscher wird das Kältemittel im Kondensator wieder f l ü s s i g. flüssig, verdampft, erwärmt. Schutz vor Wärmeverlusten Planung eines Energiesparhauses Was ist bei der Planung eines Energiesparhauses zu beachten? Bei der Planung und beim Bau eines Energiesparhauses sind wichtig: a) Lage und F o r m des Hauses, b) wärmedämmende Eigenschaften von M a u e r n, Fenstern und Türen, c) Nutzung der Umweltwärme durch Sonnenkollektoren und W ä r m e p u m p e n Thermostat-, Form, Heizkörpern, Brennwert-, Mauern, Wärmepumpen. Energie sparen beim Heizen Wie kann beim Heizen Energie gespart werden? Energiesparen beim Heizen ist z. B. möglich durch a) Niedrigtemperatur-Heizkessel, b) B r e n n w e r t geräte, c) T h e r m o s t a t ventile, d) Isolation von Leitungsröhren für Warmwasser, e) freie Aufstellung von H e i z k ö r p e r n.

61 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Ein Körper kann an einen anderen Körper Wärmeenergie abgeben, wenn er a) eine größere Dichte hat. b) eine höhere Temperatur hat. c) eine größere Masse hat Als Kältemittel in einer Wärmepumpe dient z. B. a) destilliertes Wasser. b) Ammoniak. c) Sauerstoff. 2 Die Wärmeenergie eines Meeres kann nicht zur Erwärmung eines Wohnraumes genutzt werden, weil a) die Wärmeenergie b) die Temperatur zu gering ist. 3 Zu den Bestandteilen einer Wärmepumpe gehört ein a) Kompressor. b) Verdampfer. c) Kondensator. RÄTSEL 1 In einer Wärmepumpe gibt es ein Expansions. 2 Eine Wärmepumpe nutzt die wärme. 3 Im wird das Kältemittel gasförmig. 4 Im wird das Kältemittel flüssig und gibt Wärmeenergie ab. 5 Der Kompressor einer Wärmepumpe a) saugt Kältemitteldampf aus dem Verdampfer an. b) verdichtet den Kältemitteldampf. c) verdünnt den Kältemitteldampf. 6 Wenn die Außenfläche eines Hauses im Vergleich zu seinem Volumen groß ist, dann sind die Wärmeverluste durch die Mauern a) geringer. b) größer. 7 Energiesparen beim Heizen ist z. B. möglich durch a) Brennwertgeräte. b) Thermostatventile. c) Hochtemperatur-Heizkessel. Im umrahmten Teil ergibt sich der Name eines Stoffes in der Umwelt, dessen Wärmeenergie eine Wärmepumpe nutzen kann. 1 V E N T I L 2 U M W E L T 3 V E R D A M P F E R 4 K O N D E N S A T O R SCHEMA EINER WÄRMEPUMPE 1 Setze die richtige Ziffer zur passenden Bezeichnung! Kompressor ( 2 ), Expansionsventil ( 4 ), Kondensator ( 3 ), Verdampfer ( 1 ).

62 62 Wärmekraftmaschinen mit Kolben Wirkungsweise eines Viertakt-Benzinmotors Wie funktioniert ein Benzinmotor nach dem Viertaktprinzip? 1. Ansaugtakt: Der Kolben geht hinunter. Dadurch entsteht im Zylinder ein luftverdünnter Raum. Ein Benzindampf-L u f t - Gemisch strömt ein. 2. Verdichtungstakt: Der Kolben geht hinauf und v e r d i c h t e t das Benzindampf-Luft-Gemisch. 3. Arbeitstakt: Ein elektrischer Funken der Z ü n d k e r z e entzündet das Gasgemisch. Die V e r b r e n n u n g s gase treiben den Kolben nach unten. 4. Auspufftakt: Die Verbrennungsgase werden ausgestoßen. Wirkungsweise eines Zweitakt-Benzinmotors Wie funktioniert ein Zweitaktmotor? 1. Takt: Im Zylinder wird ein Benzindampf-Luft-Öl-Gemisch v e r d i c h t e t. Zugleich wird im Kurbelgehäuse ein Gasgemisch a n g e s a u g t. 2. Takt: Im Zylinder wird das Gasgemisch e n t z ü n d e t. Der Kolben geht hinunter und drückt frisches Gasgemisch durch den Ü b e r s t r ö m kanal in den Z y l i n d e r. Wirkungsweise eines Dieselmotors Wie arbeitet ein Dieselmotor? 1. Takt: Durch die Bewegung des Kolbens wird reine L u f t angesaugt. 2. Takt: Die Luft wird auf ca. 4 0 b a r Überdruck verdichtet, wobei sie sich auf ca C erhitzt. 3. Takt: Dieselöl wird eingespritzt und e n t z ü n d e t sich von selbst. 4. Takt: Die V e r b r e n n u n g s gase werden ausgestoßen. entzündet, Zylinder, 40 bar, Überström-, entzündet, Verbrennungs-, angesaugt, verdichtet, Luft, verdichtet, Verbrennungs-, Luft, Zündkerze.

63 AUSWAHLANTWORTEN (Multiple-Choice-Aufgaben) 1 Zu den Wärmekraftmaschinen mit Kolben gehören a) die Dampfturbinen. b) die Luftstrahltriebwerke. c) die Viertakt-Benzinmotoren 2 Beim 3. Takt eines Viertakt-Benzinmotors bewegt sich der Kolben a) nach oben. b) nach unten. RÄTSEL 1 Verbindungskanal bei einem Zweitaktmotor: Über 2 Bezeichnung für den 1. Takt eines Viertakt- Benzinmotors 3 Bezeichnung für den 3. Takt eines Viertakt- Benzinmotors 4 Bezeichnung für den 2. Takt eines Viertaktmotors 5 Ein Dieselmotor saugt reine an. 6 Ein Dieselmotor hat eine düse Beim 1. Takt eines Zweitakt-Benzinmotors wird frisches Benzindampf-Luft-Öl-Gemisch a) in den Zylinder gesaugt. in das Kurbelgehäuse gesaugt. b) c) durch den Überströmkanal in den Zylinder gedrückt. 4 Beim 3. Takt eines Dieselmotors wird a) zerstäubtes Dieselöl angesaugt. b) Dieselöl eingespritzt. c) eingespritztes Dieselöl durch eine Zündkerze entzündet. Im umrahmten Teil ergibt sich der Name des österreichischen Erfinders eines Motorwagens. 1 S T R Ö M K A N A L 2 A N S A U G T A K T 3 A R B E I T S T A K T 4 V E R D I C H T U N G S T A K T 5 L U F T 6 E I N S P R I T Z SCHEMA EINES VIERTAKT-BENZINMOTORS Benenne die dargestellten Takte eines Viertakt- Benzinmotors! Kennzeichne die jeweilige Bewegungsrichtung des Kolbens durch einen Pfeil! Zeichne die Ventile richtig (offen oder geschlossen) ein! SCHEMA EINES ZWEITAKT-BENZINMOTORS Kennzeichne die Funktion der Kanäle bei einem Zweitakt-Benzinmotor mit offen oder zu! 1. Takt 2.Takt A n s a u g - V e r d i c h t u n g s - takt t a k t A r b e i t s - A u s p u f f - t a k t t a k t Takt Überström- Auspuff- Einströmkanal kanal (Ak) kanal (Ek) 1. z u z u o f f e n 2. o f f e n o f f e n z u

64 64 Gasturbinen Wirkungsweise einer Gasturbine Wie funktioniert eine Gasturbine in einem Kraftwerk? Ein K o m p r e s s o r saugt Luft an, verdichtet sie und presst sie in einen V e r b r e n n u n g s raum. Dort wird ständig Treibstoff (E r d g a s oder Kerosin) zugeführt und verbrannt. Die Verbrennungsgase wirken auf die Schaufeln des T u r b i n e n r a d e s. Dieses gibt den größten Teil Generator, Erdgas, Verbrennungs-, Kompressor, Turbinenrades. seiner Energie an den G e n e r a t o r und den Rest an den Kompressor ab. Luftstrahltriebwerke und Raketen Arten von Luftstrahl-Triebwerken Welche Arten von Luftstrahl-Triebwerken gibt es? a) P r o p e l l e r -Turbinen-Luftstrahltriebwerk: Eine Gasturbine treibt einen Propeller und einen K o m p r e s s o r an. b) Einstrom-Turbinen-Luftstrahltriebwerk: Die ausströmenden V e r b r e n n u n g s gase erzeugen durch Rückstoß die ganze S c h u b wirkung. c) Zweikreis-Turbinen-Luftstrahltriebwerk: Die Rückstoßwirkung wird durch die V e r b r e n n u n g s gase (25 %) und durch einen Neben- oder K a l t l u f t strom erzeugt. 1 Nutzlast 2 Brennstoff 3 Treibmittel 4 Sauerstoff 5 Brennraum 6 Pumpen 7 Brennkammer 8 Düse Wirkungsweise von Raketentriebwerken Wie wirkt ein Raketentriebwerk? In einer Rakete verbindet sich der T r e i b s t o f f mit dem mitgeführten Sauerstoff. Die ausströmenden Verbrennungsgase erzeugen den R ü c k s t o ß. Treibstoff, Kompressor, Verbrennungs-, Rückstoß, Propeller, Verbrennungs-, Kaltluft-, Schub-