Schall 1.2 Ein Ton kann hoch und laut sein........... 10 1.3 Schall sichtbar gemacht................ 11 2 Schallausbreitung...................... 12 2.1 Schall in Luft......................... 12 2.2 Wasser und feste leiten Schall........ 13 Streifzug durch die Biologie: Vom Hören und Sprechen............... 14 Pinnwand: Vor Schall schützen........... 15 Streifzug durch die Musik: Schall beeinflusst den Menschen.......... 16 1 Schall und Schallquellen................. 8 1.1 Vom Ton zum Knall..................... 9 Auf einen Blick............................ 17 Prüfe dein Wissen.......................... 17 2.4 Geräte verarbeiten Informationen.......... 27 2.5 Der Transistor......................... 28 2.6 Schwellenspannung des Transistors........ 29 2.7 Arbeitspunkt des Transistors.............. 30 Vom Sand zum Transistor................ 31 Praktikum: Transistoren schalten und verstärken....... 32 Mehrstufige Verstärkung................. 33 1 Informationen durch Licht und Schall...... 18 1.1 Rezeptoren und Sensoren................ 19 1.2 Das dynamische Mikrofon............... 20 1.3 Der Lautsprecher ein Wandler........... 21 1.4 Die Gegensprechanlage................. 22 Pinnwand: Verschiedene Mikrofone........ 23 2 Codieren Decodieren................. 24 2.1 Menschen tauschen Informationen......... 24 2.2 Die Sieben-Segment-Anzeige............. 25 2.3 Die Leuchtdiode....................... 26 3 Kondensator.......................... 34 3.1 Aufbau und Wirkungsweise.............. 34 3.2 Der Kondensator im Wechselstromkreis.... 35 Praktikum: Tricks mit Transistoren.......... 36 3.3 Eine Gegensprechanlage mit zweistufiger Verstärkung.............. 37 Praktikum: Licht trägt Töne............... 38 Leitungen für Licht..................... 39 Datenübermittlung früher und heute...... 40 Projekt: Bau eines einfachen Hörfunk-Empfängers. 42 Auf einen Blick............................ 44 Prüfe dein Wissen.......................... 45 Kräfte 1 Kräfte bewegen und verformen........... 46 1.1 Kräfte bewirken Bewegung............... 47 1.2 Die Geschwindigkeit................... 48 1.3 Die gleichförmige Bewegung............. 49 Was haben Knoten mit Geschwindigkeit zu tun?................ 49 1.4 Die beschleunigte Bewegung............. 50 Streifzug durch die Mathematik: Grafische Darstellung von Bewegungen..... 51 3
1.5 Die Geschwindigkeit nimmt ab........... 52 1.6 Der Anhalteweg....................... 53 1.7 Der frei Fall.......................... 54 Streifzug durch den Sport: Fallschirmspringen..................... 55 Streifzug durch die Flugtechnik: Parabelflug.. 55 1.8 Kräfte ändern die Bewegung.............. 56 1.9 Reibung ist eine Kraft................... 57 2 Verformungen........................ 58 2.1 Elastische und plastische Körper........... 58 Crash-Tests..... 59 2.2 Der Kraftmesser....................... 60 Praktikum: Kraftmesser selbst gebaut...... 61 3 Körper sind schwer und träge............ 62 3.1 Gewichtskraft......................... 62 3.2 Gewichtskraft und Masse................ 63 3.3 Die träge Masse....................... 64 Rückhaltesysteme...................... 65 3.4 Druck ist nicht nur Kraft................. 66 Pinnwand: Druck-Messgeräte............. 67 3.5 Kraft in Luft und Wasser................. 68 Pinnwand: Mit Öl und Luft arbeiten........ 69 3.6 Saug- und Druckpumpen................ 70 Pinnwand: Pumpen.................... 71 4 Kreisbewegungen...................... 72 4.1 Mit Kraft in die Kurve.................. 72 Die Zentralkraft im Einsatz............... 73 Satelliten und Raumstationen............. 74 5 Arbeit und Energie..................... 76 5.1 Nichts als Arbeit!...................... 76 5.2 Ohne Energie keine Arbeit............... 77 5.3 Mechanische Leistung.................. 78 Pinnwand: Hubarbeit und Leistung........ 79 5.4 Verschiedene Hebel.................... 80 5.5 Das Hebelgesetz...................... 81 5.6 Die schiefe Ebene...................... 82 5.7 Feste und lose Rollen................... 83 Projekt: Hebel und Rollen in der Technik und in der Natur........................... 84 5.8 Raketen............................. 86 5.9 Strahltriebwerke....................... 87 Antrieb mit Wärme..................... 87 Auf einen Blick............................ 88 Prüfe dein Wissen.......................... 89 Verbrennungsmotoren Projekt: Motoren als Energiewandler............ 90 Radioaktivität und Kernenergie 1 Eine geheimnisvolle Strahlung............ 94 1.1 Natürliche radioaktive Strahlung.......... 95 1.2 Messung radioaktiver Strahlung........... 96 MARIE CURIE.......................... 97 1.3 Ein merkwürdiges Knacken.............. 98 Pinnwand: Geräte zur Anzeige radioaktiver Strahlung.................. 99 2 Atome strahlen...................... 100 2.1 Arten radioaktiver Strahlung............. 100 2.2 Strahlung verändert Atome.............. 101 2.3 Wie lange strahlt ein Isotop?............. 102 2.4 Radioaktive im Körper............ 103 Streifzug durch den Strahlenschutz: Energiedosis und Äquivalenzdosis........ 103 Streifzug durch die Biologie: Strahlen schädigen.................... 104 Streifzug durch die Medizin: Strahlen nutzen...................... 105 3 Wärme ohne Feuer................... 106 3.1 Atome lassen sich spalten............... 106 3.2 Energie aus der Kernspaltung............ 107 Ein neuer Stoff entsteht................. 107 3.3 Das Kernkraftwerk.................... 108 3.4 Radioaktiver Abfall.................... 110 Auf einen Blick........................... 111 Prüfe dein Wissen......................... 111 4
Energie sparen Projekt: Energiesparen in der Schule........... 112 1 Vom Wolframdraht zum Wolframatom.... 118 1.1 DALTONS Atommodell.................. 119 1.2 Chemische Grundgesetze............... 120 Streifzug durch die Theorie: Symbole und Formeln................. 121 1.3 Reaktionsgleichungen................. 122 1.4 Atome enthalten elektrische Ladungen..... 123 1.5 Atome sind fast leer................... 124 1.6 Der Aufbau der Atomkerne.............. 125 1.7 Das Schalenmodell der Atomhülle........ 126 Streifzug durch die Optik: Licht verrät den Bau der Elektronenhülle... 127 1.8 Das Periodensystem................... 128 MENDELEJEW und das Periodensystem...... 129 Streifzug durch das Ordnungssystem: Nebengruppen im PSE................. 129 2 Die chemische Bindung................ 130 2.1 Atome werden zu Ionen................ 130 2.2 Atome bilden Moleküle................ 132 Streifzug durch die Theorie: Der räumliche Bau von Molekülen........ 133 2.3 Die Metallbindung.................... 134 2.4 Chemische Verwandtschaften im Periodensystem.................... 135 Auf einen Blick........................... 136 Prüfe dein Wissen......................... 137 Von der Kohle zum Kohlenstoff 1 Kohle das schwarze Gold............ 138 1.1 Der lange Weg zur Kohle.............. 139 1.2 Abbau und Förderung der Kohle......... 140 2 Kohlenstoff ist sehr vielseitig........... 142 2.1 Was ist organische Chemie?............ 142 FRIEDRICH WÖHLER.................... 143 2.2 Die besondere Bedeutung von Kohlenstoff 143 2.3 Kohlenstoff sehr variabel............. 144 Projekt: Kohle........................... 146 Auf einen Blick........................... 147 Prüfe dein Wissen......................... 147 5
Erdöl und Erdgas 1 Förderung von Erdöl und Erdgas........ 148 1.1 Entstehung von Erdöl................. 149 1.2 Suche nach Erdöl und Erdgas........... 150 1.3 Erdölförderung...................... 151 1.4 Verteilung des Erdöls auf der Erde........ 152 1.5 Erdöl zum Verbrennen zu schade....... 153 Aus der Geschichte des Erdöls.......... 153 2 Verarbeitung von Erdöl und Erdgas...... 154 2.1 Die fraktionierte Destillation von Erdöl.... 154 Erdöldestillation in Etappen............ 155 2.2 Destillation bei Unterdruck............. 156 Streifzug durch die Mikrowelt: Sieden unter vermindertem Druck....... 156 Öldorado Wietze.................... 157 2.3 Das Methan........................ 158 Methan aus Biogasanlagen............. 159 2.4 Gesättigte Kohlenwasserstoffe........... 160 2.5 Ungesättigte Kohlenwasserstoffe......... 162 2.6 Vielfalt durch Verzweigung............. 164 2.7 Treibstoffe nach Maß................. 165 Der Abgaskatalysator................. 166 Streifzug durch die Umwelt: Abgase belasten die Umwelt............ 167 Projekt: Erdöl und Erdgas................... 168 Streifzug durch die Industrie: Verwendung der Erdölfraktionen......... 169 Streifzug durch die Ökologie: Brennstoffe vom Acker................ 170 Auf einen Blick........................... 171 Prüfe dein Wissen......................... 171 Streifzug durch die Medizin: Alkohol macht süchtig................ 175 1.3 Ethanol............................ 176 1.4 Ungenießbare Verwandte des Ethanols.... 177 2 Vom Wein zum Essig................. 178 2.1 Essigsäure.......................... 178 2.2 Essigsäure und ihre Verwandten......... 179 Praktikum: Saures aus der Küche........ 179 Pinnwand: Carbonsäuren sind lebensnotwendig..... 180 Projekt: Räuchern, Einlegen und andere Konservierungsmethoden.............. 181 1 Alkohol............................ 172 1.1 Alkoholische Gärung................. 173 1.2 Nachweis des Alkohols................ 174 Streifzug durch die Wirtschaft: Industrielle Herstellung von Alkohol...... 175 3 Ester.............................. 182 3.1 Meistens riecht es gut................. 182 Pinnwand: Weitere Ester............... 183 Projekt: Duft- und Aromastoffe............... 184 Auf einen Blick........................... 187 Prüfe dein Wissen......................... 187 Nahrungsmittel Projekt: Nährstoffe Basisstoffe der Lebensmittel. 188 6
Kunststoffe Werkstoffe unserer Zeit 1.2 Kunststoffeigenschaften................ 198 1.3 Aufbau von Kunststoffen............... 199 1.4 Herstellung eines Kunststoffes........... 200 Praktikum: Herstellung eines Schaumstoffes......... 201 Streifzug durch den Baumarkt: Überall Kunststoffe................... 201 1.5 Die Polyaddition..................... 202 Die Polykondensation................. 203 2 Kunststoffmüll nur Abfall?............ 204 2.1 Zu viel Kunststoff im Müll.............. 204 2.2 Kunststoffe werden verbrannt........... 205 1 Kunststoffe viel mehr als Ersatzstoffe.... 196 1.1 Kunststoffe Werkstoffe nach Maß....... 197 Projekt: Kunststoffrecycling.................. 206 Auf einen Blick........................... 207 Prüfe dein Wissen......................... 207 Klebstoffe Projekt: Warum klebt Klebstoff?............... 208 Anhang Lösungen für Prüfe dein Wissen............ 212 Stichwortverzeichnis....................... 218 Physik: Formelsammlung.................... 222 Chemie: Die chemischen Elemente............ 223 Bildquellenverzeichnis..................... 224 Das illustrierte Periodensystem............... 226 Periodensystem der Elemente................ 227 Gefahrensymbole T+ sehr giftig T giftig Xn gesundheitsschädlich Xi reizend C ätzend F+ hochentzündlich F leichtentzündlich O brandfördernd N umweltgefährdend Abfälle B 1 B 2 B 3 B 4 Säuren Laugen giftige anorganische organische ohne Halogene organische mit Halogenen wasserlösliche, nicht schädliche feste, nicht schädliche 7