Sonne wärmt A 20 An einem schönen sonnigen Tag treffen die Strahlen der Sonne auf Platten aus unterschiedlichen Materialien, die im Hof gelagert sind. 1 Metall 2 Papier 3 Mamor 4 Holz a) Ordne die Platten nach der Stärke ihrer Erwärmung. Beginne mit der wärmsten. b) In jedem Erste-Hilfe-Paket im Auto sollte sich eine so genannte Rettungsfolie befinden. Diese Folie hat eine glänzende Oberfläche. Nenne den Zweck der Folie und erkläre ihre Wirkungsweise.
Sonne wärmt (Lern- und Testaufgabe) H 20 Didaktisch-methodische Hinweise Diese Aufgabe dient der Entwicklung bzw. Überprüfung folgender Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler können - gute und schlechte Wärmeleiter angeben, - Möglichkeiten zur Verbesserung und Behinderung der Wärmeübertragung nennen. Die Schülerinnen und Schüler sollten ihre Vermutung über die Erwärmung der Platten auch in Freihandexperimenten überprüfen. Hinweise zum Erwartungshorizont a) Reihenfolge 1, 4, 2, 3 b) Zweck: Die Folie soll Auskühlung des Verletzten verhindern. Erklärung, z. B.: Ein großer Teil der Körperwärme wird durch Strahlung abgegeben. Diese Wärmestrahlung wird durch die glänzende Schicht reflektiert. F E K B L M S
Abkühlen von Tee (SE) A 21 Manchmal muss man etwas schnell abkühlen. Ab Beispiel von heißem Tee sollt ihr untersuchen, was man tun könnte, damit das möglichst schnell geht. Euch stehen folgende Geräte und Hilfsmittel zur Verfügung: - Wasserkocher - Thermometer - Stoppuhr - verschiedene geformte Gefäße aus unterschiedlichen Materialien - Fön - größeres Wasserbecken a) Stellt einige Vermutungen als Je... desto... Sätze auf. b) Plant Experimente zur Überprüfung eurer Vermutungen, führt diese durch und wertet sie aus. c) Präsentiert eure Ergebnisse mithilfe eines Posters.
Abkühlen von Tee (Lernaufgabe) H 21 Didaktisch-methodische Hinweise Diese Aufgabe dient der Entwicklung folgender Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler können - gute und schlechte Wärmeleiter angeben, - Experimente zu Temperaturänderungen von Körpern planen, durchführen und auswerten, - Ergebnisse von Experimenten in kurzen Texten darstellen. Hinweise zum Erwartungshorizont a) und b) mögliche Vermutungen, z. B.: Je dünner Tassenwand, desto schneller die Abkühlung. Je breiter Tasse, desto schneller die Abkühlung. Je stärker der Luftstrom, desto schneller die Abkühlung. Wichtig: Es darf immer nur eine Größe verändert werden. c) Das Poster sollte die Vermutungen, die jeweiligen Experimente als Skizze, deren jeweilige Ergebnisse und ein zusammenfassendes Ergebnis darstellen. L M S F E K B
Ofen und Heizung A 22 Im Winter wurde in zwei Zimmern die Temperatur an verschiedenen Stellen gemessen. Das Zimmer 1 wird mit einem alten, gemütlichen Kachelofen geheizt; das Zimmer 2 mit einem modernen Flachheizkörper: Messstelle 1 2 3 4 Zimmer 1 16 C 70 C 20 C 35 C Zimmer 2 30 C 20 C 23 C 40 C Zimmer 1 Zimmer 2 a) Trage die jeweiligen Nummern der Messstellen an die richtigen Stellen ein. Beschreibe die Wärmeausbreitung in den beiden Zimmern mithilfe der Abbildungen. b) Vergleiche die Vor- und Nachteile beider Heizungsarten.
Ofen und Heizung (Testaufgabe) H 22 Didaktisch-methodische Hinweise Diese Aufgabe dient der Überprüfung folgender Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler können - die Wärmeübertragung beschreiben, - die Veränderung des menschlichen Lebens durch Anwendung physikalischer Erkenntnisse über die Ausbreitung der Wärme nennen. Hinweise zum Erwartungshorizont a) 2 4 1 3 3 4 1 2 Zimmer 1 Zimmer 2 b) Wesentliche Vergleichskriterien sind die Behaglichkeit (gleichmäßige Raumwärme, geringe Temperaturunterschiede Kopf/Fuß), die Bequemlichkeit (Heizen, Asche) und Regelbarkeit. F E K B L M S
Aufgabe 21: Die Kerzenflamme A 23 Du kannst deinen Zeigefinger an unterschiedliche Stellen einer Kerze halten. Einmal ist es sehr heiß (Position 1) und einmal nicht (Position 2), obwohl der Abstand zur Flamme immer gleich groß ist. Erkläre. 1 2 (Bildquelle: Hans-Peter Pommeranz, Halle)
Die Kerzenflamme (Testaufgabe) H 23 Didaktisch-methodische Hinweise Diese Aufgabe dient der Überprüfung folgender Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler können - die Luft als guten Wärmeleiter angeben, - die Form der Wärmeübertragung mit Wärmeströmung beschreiben. Hinweise zum Erwartungshorizont Erklärung, z. B.: Da die Luft ein schlechter Wärmeleiter ist, kann die Wärme nicht an meinen Finger in Position 1 gelangen (keine Strömung quer zur Kerze). Die von der Flamme erwärmte Luft steigt auf und so erreicht sie Position 2 (Wärmeströmung). F E K B L M S
Erwärmen von Wasser (SE) A 24a Ermittle durch Messungen, wie sich die Temperatur von Wasser beim Erwärmen von Wasser bis zum Sieden verändert. Überprüfe zuerst dein Wissen und bearbeite dazu die folgenden Aufgaben. Vorbetrachtungen 1 Temperaturmessungen a) Nenne Beispiele für das Messen der Temperatur im täglichen Leben. b) Begründe die Notwendigkeit zum Messen von Temperaturen. 2 Thermometer a) Nenne alle Bestandteile des Flüssigkeitsthermometers. b) Lies die Temperaturen auf den einzelnen Celsiusskalen ab. c) Auf einem Flüssigkeitsthermometer ist die Celsiusskala - bis auf einen kleinen Bereich um 20 C und 80 C - vollständig unlesbar. Es hat einen Messbereich von -5 C bis 110 C. Beschreibe je eine Möglichkeit, um die Skala wieder vollständig herzustellen. Temperatur ϑ 1 Temperatur ϑ 2 3 Temperaturdifferenzen Ergänze die Tabelle. Temperaturdifferenz ϑ 3 C 16 C 24 C 17 C -5 C 3 C 2 C -1 C -3 C Temperatur um 5 C gestiegen 4 C Temperatur um 6 C gesunken C 80 40 C 60 40 C 30 20
Erwärmen von Wasser (SE) Durchführung Untersuche jetzt den Temperaturverlauf beim Erwärmen von Wasser. a) Stelle dir den richtigen Versuchsaufbau für dein Experiment zusammen. Benenne die Geräte, die du verwendest. A 24b b) Ergänze die Tabelle für deine Messung. Nr. Zeit in.. in. 1 2 c) Stelle den Zusammenhang zwischen Zeit und Temperatur in einem geeigneten Diagramm dar.
Erwärmen von Wasser (Testaufgabe) H 24 Didaktisch-methodische Hinweise Diese Aufgabe dient der Überprüfung folgender Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler können - Thermometer geeignet auswählen und richtig anwenden, - Experimente durchführen und auswerten, - Vorteile von Messungen gegenüber Wahrnehmungen begründen. Hinweise zum Erwartungshorizont Vorbetrachtung (bis auf 2c ) a) Geräteauswahl b) Tabelle mit Formelzeichen und Einheiten c) Diagramm F E K B L M S
Pudding abkühlen (Testaufgabe) A 25 Tina kocht zum Geburtstag für ihre Gäste Pudding. Sie füllt jeweils gleich viel von der heißen Flüssigkeit in die vier abgebildeten Formen und stellt diese in eine Schüssel mit kaltem Wasser. Weil Tina an vielen Dingen interessiert ist, hat sie in einem fünften Schälchen jede Minute die Temperatur des Puddings beim Abkühlen im Wasserbad gemessen. Dann hat sie folgendes Diagramm gezeichnet: a) Entscheide, in welcher Form der Pudding am schnellsten abkühlt. Begründe. b) Beschreibe den Abkühlvorgang im fünften Schälchen mithilfe des Diagramms. Verwende bei deiner Beschreibung auch die Begriffe Ausgangstemperatur, Endtemperatur und Energie. Welche Ausgangstemperatur hatte das Wasser in der Schüssel? Begründe. A 40 C B 30 C C 20 C D 10 C 1 2 3 4 Formen aus Plaste Formen aus Metall 70 60 50 40 30 20 10 0 ϑ in C t in min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Pudding abkühlen (Testaufgabe) H 25 Didaktisch-methodische Hinweise Diese Aufgabe dient der Überprüfung folgender Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler können - Wärmeleitungen mit Temperaturunterschieden begründen, - Möglichkeiten zur Verbesserung und Behinderung der Wärmeübertragung nennen, - Ergebnisse von Beobachtungen in kurzen Texten darstellen. Hinweise zum Erwartungshorizont a) Entscheidung für Schälchen 4. Begründung z. B.: Metall ist ein guter Wärmeleiter und ein flaches Schälchen hat eine große Oberfläche, deshalb kann Wärme gut nach außen abgegeben werden. b) Beschreibung, z. B.: Der Pudding im fünften Schälchen kühlt sich von der Ausgangstemperatur von 65 C erst schnell und dann immer langsamer auf die Endtemperatur von ca. 22 C ab. Bei diesem Vorgang gibt der Pudding seine Energie an das Wasser ab. Antwort C. Begründung, z. B.: Zum Kühlen wird viel mehr Wasser verwendet als Pudding. Deshalb erwärmt es sich kaum über den Ausgangswert. F E K B L M S