Michael Kurzemann, Nicole Pühringer 1

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1 Michael Kurzemann, Nicole Pühringer 1 ZIELE Kenntnis des Begriffes Wärmestrahlung Kenntnis der Bedeutung von Emission, Absorption, Reflexion Schüler kann selbstständig Wärmestrahlung in der Natur nennen (zb. Sonne etc) Theorie und Praxisbeispiele sollen diese Verbindung zwischen Unbekannten Bekannten schließen. Kennenlernen des Vorkommen der Wärmestrahlung beim Treibhauseffekt. THEMA WÄRMESTRAHLUNG Was ist sie? Wo kommt sie vor? ELEMENTARE GRUNDIDEEN Wärme breitet sich nicht nur durch Flüssigkeiten oder Gase aus, sondern die Wärmeübertragung erfolgt auch ohne Medium, sie breitet sich durch elektromagn. Strahlung aus. SACHSTRUKTUR - UNTERRICHTSIDEEN Wärmestrahlung = elektromagn. Strahlung Sie breitet sich auch ohne Medium aus (im Gegensatz zu Wärmeleitung und Konvektion) Verhalten der Wärmestrahlung an Oberflächen Und nahe bringen der Begriffe Emission, Absorption, Reflexion (und Transmission) Begriff Wärmestrahlung anhand von Vorkommen in der Natur den Schülern vertrauter bzw. besser vorstellbar zu machen. SCHÜLERPERSPEKTIVEN Der Begriff Wärmestrahlung wird gänzlich unvertraut sein. Jedoch das Vorkommen der Wärmestrahlung dagegen sehrwohl. (Sonne, Kochen, Bügeleisen etc.) Der Treibhauseffekt wird den Schülern z.t. geläufig sein, aber auch das Vorkommen der Wärmestrahlung dabei? VERLAUFSSKIZZE Inhalt/Phase Methoden/Medien Kommentar 1. Wiederholung Wärm.leit+Kovektion 2. Einführung des Begriffes Wärmestrahlung 3. Wärmeübertragung durch Strahlung 4. Strahlungsspektren 5. Vorkommen der Strahlung in der Natur Input, Tafel, OH Input, Tafel, OH Input, Tafel, OH Input, Tafel, OH Zielüberprüfung Kurze Wiederholungsrunde mündlich und gemeinsam (für mich persönliches Feedback damit einholen)

2 Michael Kurzemann, Nicole Pühringer 2 ZIELE Kennen lernen der Vorgänge bei Wärmeströmung. Finden von Wärmeströmung innerhalb des Wettergeschehens. THEMA Konvektion: Was ist Konvektion und wo spielt sie beim Wetter eine Rolle (Wollken) ELEMENTARE GRUNDIDEEN Flüssigkeiten und Gase transportieren durch Dichte bzw. Temperaturunterschiede Wärmeenergie. Erwärmte Luftmassen steigen auf, diese führen Feuchtigkeit mit, kühlt wieder ab und die kalten Luftmassen fallen aufgrund ihrer größeren Dichte wieder ab. SACHSTRUKTUR - UNTERRICHTSIDEEN Wärmeströmung = Konvektion Wärmeströmung kommt nur in Flüssigkeiten und Gasen vor. (benötigt einen Stoff) Durch Wärmeströmung steigt eine Flüssigkeiten oder ein Gas aufgrund von Dichte bzw. Temperaturunterschieden nach oben. Meteorologen : Konvektion = vertikale Luftströmungen Schüleraktivität: Gemeinsames Erarbeiten der Konvektionsvorgänge bei der Wolkenbildung. Sowie das erstellen eines Kurzen Merksatzes zur Konvektion SCHÜLERPERSPEKTIVEN Kenntnisse darüber, dass erwärmte Luft aufsteigt, werden vorhanden sein, genauere Kenntnisse wahrscheinlich nicht. Da schon einige meiner Kollegen vor mir Unterrichtet haben, werden das Teilchenmodel, Druck und die Phasenübergänge bereits bekannt sein. VERLAUFSSKIZZE Inhalt/Phase Methoden/Medien Kommentar 6. Brainstorming (Wärmestrahlung, Wärmeströmung ) 7. Michi: Wärmestrahlung 8. Gemeinsames erarbeiten der Konvektion 9. Einen kurzen Merksatz zum Thema Konvektion erstellen. Zielüberprüfung Vorstellen der erarbeiteten Merksätze Tafel (Imput von den Schülern) Overhead, 2er Gruppen, (Schüler)

3 Michael Kurzemann, Nicole Pühringer 3 Inhalt/Phase Methoden/Medien Kommentar 1. Brainstorming (Wärmestrahlung, Wärmeströmung ) 2. Michi: Wärmestrahlung 3. Gemeinsames erarbeiten der Konvektion 4. Einen kurzen Merksatz zum Thema Konvektion erstellen. Zielüberprüfung Vorstellen der erarbeiteten Merksätze Tafel (Imput von den Schülern) Overhead, 2er Gruppen, (Schüler) Verlaufsskizze: Geplante Aktivität: Medien: Zeit: 1. Brainstorming: Wärmestrahlung, Konvektion Die Schüller sollen uns alles, was sie zu diesen Themen wissen nennen. Die Ergebnisse daraus, werden in Stichworten auf der Tafel festgehalten. Tafel 7-10 min 2. Michi: Wärmestrahlung: Durchführung seines Themas 3. Gemeinsames erarbeiten der Konvektion: Unter Konvektion, versteht man auch Wärmeströmung. Wärmeströmung entsteht, dadurch, dass erwärmte Gase, oder Flüssigkeiten, durch ihren Temperaturunterschied, und dem daraus resultierenden Dichteunterschied nach oben aufsteigt. Dies ist jedoch nur möglich, wenn ein Medium vorhanden ist. des Beim Wetter ist es hauptsächlich Luft, die erwärmt wird und dann nach oben strömt. Meteorologen verstehen unter Konvektion vertikale Luftbewegungen. (horizontale nennen sie Advektion). Was geht nun jedoch genau bei Wolkenentstehung vor sich? Overheadfolien. Arbeitsblätter (für die Schüler) 20 min min Die roten Pfeile symbolisieren die erwärmte Luft, welche aufgrund des Dichte Unterschiedes aufsteigt. Dies wird auch als Aufwind bezeichnet. Der rosarote Pfeil stellt jene Luftmassen dar, welche im begriff sind abzukühlen. Was geschieht nun mit dieser abkühlenden Luft?

4 Michael Kurzemann, Nicole Pühringer 4 Diese Luft kühlt immer weiter ab und gibt dabei Flüssigkeit an ihre Umgebung ab. Wolken entstehen. Die abgekühlte Luft, hat nun aber wieder eine größere Dichte, wie jene, die erwärmt ist. Deswegen sinkt die kältere Luft (blaue Pfeile) wieder zum Boden ab. Der unmittelbar neben dem Aufwind am Boden ankommende Abwind, breitet sich kreisförmig in alle Richtungen unter der Wolke (Gewitterzelle) aus und unterbricht sehr bald den Nachschub des Aufwindes, so dass dieser erstirbt. 4. Merksatz: Die Schüler sollen sich nun in 2er Gruppen überlegen, wie sie dieses Thema kurz zusammenfassen würden. Diese Ergebnisse sollen sie zu den oben dargestellten Bildern dazu schreiben. Anschließenden besprechen wir die Ergebnisse kurz. 2er Gruppen + Arbeitsblätter 5 min 3-5 min

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6 Michael Kurzemann, Nicole Pühringer 6 DIE WÄRMESTRAHLUNG 1.WAS IST ÜBERHAUPT WÄRMESTRAHLUNG? Jeder von euch kennt sie, man kommt mit ihr täglich in Kontakt. Aber was ist sie jetzt? Die ist eine der drei Formen der Wärmeübertragung. Und zwar wird die Wärme hier durch Strahlung, sog. elektromagnetische Strahlung übertragen. Der wesentliche Unterschied zu den beiden anderen Wärmeübertragungsarten besteht darin, dass hier keine Teilchen (Luft, H 2 O, Metall etc.) benötigt werden. MERKSATZ WÄRMESTRAHLUNG: Durch Wärmestrahlung wird Energie transportiert ohne dass dabei Teilchen benötigt werden! 2.WO KOMMT WÄRMESTRAHLUNG ABER JETZT VOR? Den für uns wichtigsten Wärmestrahler kennt ihr alle. Die Sonne! Diese Strahlung beleuchtet und wärmt die Erde und die anderen Planeten unseres Sonnensystems. HIER EIN PAAR WICHTIGE DATEN: Temperatur: C Durchmesser (Sonne): km Durchmesser (Erde): km Entfernung (Sonne-Erde): km Da zwischen Sonne und Erde sich keine Teilchen befinden (Vakuum) ist nur die Wärmeübertragung durch Strahlung möglich! (keine Wärmeströmung und Wärmeleitung!) 3.WIE KOMMT JETZT DIE WÄRMESTRAHLUNG VON DER SONNE AUF DIE ERDE? Hierzu brauchen wir ein paar neue Begriffe, und zwar: 3.1.DIE EMISSION Man sagt, ein Körper (oder auch Strahler) emittiert Strahlung, wenn er Wärmestrahlung aussendet (oder abstrahlt). Jeder Körper emittiert Wärmestrahlung! Es gilt: Je heißer ein Körper ist, desto mehr Wärmestrahlung wird emittiert! 3.2. DIE ABSORPTION Man sagt, ein Körper absorbiert Wärmestrahlung, wenn er sie aufnimmt (oder verschluckt). Merke: Dunkle Körper absorbieren Wärmestrahlung! Stell dir vor bist schwarz gekleidet und stehst im Sommer in der Sonne, die Kleidung wird ganz schön warm! 3.3. DIE REFLEKTION Sie ist das Gegenteil zur Absorption! Merke: Helle Körper reflektieren Wärmestrahlung! Stell dir jetzt vor du stehst im Sommer weiß gekleidet in der Sonne, dir wird zwar trotzdem warm werden aber deine Kleidung wird sich nicht sonderlich warm werden. z.b. Darum tragen Wüstenbewohner auch häufig weiße Gewänder! (Hell bekleideter Wüstenbewohner)

7 Michael Kurzemann, Nicole Pühringer 7 ALSO, WIE KOMMT JETZT DIE WÄRME VON DER SONNE AUF DIE ERDE? 1. Sonne emittiert die Wärme, und auch Licht, in Form von Strahlung. 2. Die Strahlung breitet sich aus, und trifft, wenn es Tag ist auf die Erde. (Die Geschwindigkeit der Strahlung ~ Lichtgeschwindigkeit!) 3.Die Strahlung trifft auf die Erde auf, dort werden die Teilchen zu stärkerer Bewegung angeregt, und dadurch wird die Strahlung in Wärme umgewandelt. (sprich: Die Erde absorbiert einen Teil der auftreffenden Strahlung, die von der Sonne kommt.) (Wie stark sich die Erde erwärmt, hängt vom Einfallswinkel der Wärmestrahlung ab!) Dadurch erwärmt sich die Erdoberfläche, die Landschaft, das Wasser, die Lust, die Meere werden erwärmt hier entsteht dann sie Wärmeübertragung durch Konvektion! ;) (Erwärmung der Landschaften) (Erwärmung des Meeres ist doch angenehm, oder? ;) )

8 Michael Kurzemann, Nicole Pühringer 8 4.Auch wird teilweise die Strahlung reflektiert. (helle Flächen, oder Meere!) Diese Strahlung wird wieder Richtung Weltraum geschickt! (Hier gibt es Probleme: durch die Verschmutzung der Umwelt heute -> Treibhauseffekt!) 5.Jeder kennt das, in der Nacht kühlt die Erde wieder ab, aber warum? Dadurch jetzt keine Strahlung von der Sonne auf die Erdoberfläche trifft, kann sich die Erde jetzt nicht erwärmen. Dadurch die Erde auch ständig Wärme abstrahlt (emittiert), geht in der Nacht die gespeicherte Wärme der Erde in Form von Strahlung verloren, die wird in den Weltraum geschickt. 6.Ein neuer Tag beginnt (Das Ende eines Tages, in ein paar Stunden beginnt das Ganze wieder von vorn )

9 Michael Kurzemann, Nicole Pühringer 9 ARBEITSBLATT: Name: 1. SETZE DIE FEHLENDEN WÖRTER EIN! (Denke hier an den Merksatz der Wärmestrahlung!) Durch Wärmestrahlung wird.. transportiert, ohne dass dabei.. benötigt werden! 2.NENNE DREI WÄRMESTRAHLER! Der wichtigste Wärmestrahler in der Natur ist die : SETZE DIE FEHLENDEN WÖRTER EIN! 3.1. Wenn ein Körper Strahlung emittiert, bedeutet dass er Strahlung versendet aussendet zurücksendet 3.2. Wenn ein Körper Strahlung absorbiert, bedeutet dass er Strahlung verschluckt ausspuckt aussendet 3.3. Wenn ein Körper Strahlung reflektiert, bedeutet dass er Strahlung zurücksendet absendet versendet 4. ALSO, WIE KOMMT JETZT DIE WÄRME VON DER SONNE AUF DIE ERDE? (Zeichne hier die Strahlung mit rotem Stift ein!)

10 Michael Kurzemann, Nicole Pühringer UND AUF DER ERDE GEHT S WEITER ;) (Zeichne hier wieder die Strahlung ein!) 6.ZEICHNE HIER DIE AUFWINDE EIN! (Zeichnen hier mit Farbstiften und achte darauf wie die Wolke entsteht!) 7.ZEICHNE HIER DAS GESCHEN IN DER WOLKE EIN! (Zeichnen hier wieder mit Farbstiften und achte darauf was in der Wolke geschieht!)