Klassensatz Temperatur und Kalorimetrie
Temperaturverläufe, Wärmekapazität und Zustandsänderungen experimentell untersuchen
Klassenstufe: Klasse 8–10
Anzahl Lerngruppen: 6 parallele Lerngruppen
Einsatz: Schülerexperimente zu Temperaturmessung, Wärmekapazität, Schmelzwärme, Mischtemperatur, Erwärmungs- und Abkühlungsvorgängen sowie Kalorimetrie
Mit dem Klassensatz Temperatur und Kalorimetrie können sechs Lerngruppen zentrale Themen der Wärmelehre selbstständig experimentell untersuchen. Die Materialien sind für den Physikunterricht der Klassen 8 bis 10 ausgelegt und ermöglichen Experimente rund um Temperaturmessung und Kalorimetrie.
Die Lernenden bestimmen unter anderem die spezifische Wärmekapazität von Wasser und Metallen sowie die spezifische Schmelzwärme von Eis. Weitere Versuche behandeln Mischtemperaturen, das Erwärmen und Abkühlen von Wasser und das Newtonsche Abkühlungsgesetz. Temperaturverläufe können dabei in Temperatur-Zeit-Diagrammen dargestellt und ausgewertet werden.
Drei Stationen beschäftigen sich gezielt mit Temperatur und Thermometern. Dabei untersuchen Schülerinnen und Schüler das Funktionsprinzip eines Digitalthermometers anhand von NTC- und PTC-Bauelementen, kalibrieren ein Flüssigkeitsthermometer und beschäftigen sich mit dem Einfluss des Umgebungsdrucks auf den Siedepunkt von Wasser. Diese Stationen können ebenfalls mit sechs Gruppen durchgeführt werden.
Ergänzend können physikalische Inhalte mit Coding und dem Calliope mini verbunden werden. Hierfür enthält das Begleitmaterial drei zusätzliche Arbeitsblätter. Die Arbeitsblätter stehen außerdem als editierbare Word-Versionen zur Verfügung. Eine Handreichung mit Materiallisten, Anleitungen, Durchführungshinweisen, Auswertungen und Tipps unterstützt die Vorbereitung und Durchführung der Experimente.
Mit einem Kalorimeter wird die spezifische Wärmekapazität des Wassers bestimmt. Dabei wird die physikalische Bedeutung der spezifischen Wärmekapazität thematisiert.
In diesem Experiment wird die spezifische Wärmekapazität zwei gleich schwerer Metallzylinder berechnet. Anhand der Tabelle zu den Wärmekapazitäten werden die beiden Materialien bestimmt.
In diesem Experiment wird die spezifische Schmelzwärme von Eis gemessen. Bei der Auswertung wird die Bedeutung der spezifischen Schmelzwärme thematisiert.
In der ersten Station wird das Prinzip eines Digitalthermometers erkundet. Dabei wird mit einem Multimeter der elektrische Widerstand eines NTC- und eines PTC-Bauelements bei Raumtemperatur und bei Erwärmung bestimmt. Anschließend wird die Temperatur aus einem Widerstands-Temperatur-Diagramm abgelesen und mit der mit dem Thermometer gemessenen verglichen.
In der zweiten Station wird ein klassisches Flüssigkeitsthermometer durch Nutzen der Mischung aus Wasser und Eis sowie siedendem Wasser kalibriert. Die Raumtemperatur wird mit dem selbst kalibrierten Thermometer gemessen und mit der von einem Digitalthermometer gemessenen verglichen. Zusätzlich können die Schülerinnen und Schüler die Siedetemperatur des salzigen Wassers mit der Siedetemperatur des Leitungswassers vergleichen.
In der dritten Station werden die Bedeutung von Umgebungsgrößen und insbesondere der Druck bezüglich des Siedepunkts thematisiert. Wie hängt der Siedepunkt des Wassers vom Umgebungsdruck ab? Unter welchen Bedingungen siedet das Wasser genau bei 100 °C?
In diesem Experiment wird Wasser so lange erwärmt, bis es einige Minuten siedet. Dabei geht es darum, den Temperaturverlauf durch ein Temperatur-Zeit-Diagramm darzustellen und zu erklären.
Mit einem Kalorimeter wird die spezifische Wärmekapazität des Wassers bestimmt. Dabei wird die physikalische Bedeutung der spezifischen Wärmekapazität thematisiert.
In diesem Experiment wird unter Verwendung des Kalorimeters die gemessene Mischtemperatur mit der theoretisch berechneten Temperatur verglichen.
In der ersten Übung wird in einem Kalorimeter zweimal die gleiche Wassermenge mit der gleichen Anfangstemperatur, einmal mit Eis und einmal mit Wasser, abgekühlt. Sowohl das Eis als auch das kalte Wasser sollten für den Versuch jeweils 0 °C betragen. Die Resultate werden verglichen und diskutiert .
In dem Wettbewerb werden die Schüler aufgefordert, die Mischung auf eine bestimmte Temperatur zu bringen. Dies erfordert Messungen und Berechnungen.
In diesem Versuch wird der Temperaturverlauf bei Abkühlung untersucht. Dabei soll das Temperatur-Zeit-Diagramm erstellt und erklärt werden.
In diesem Experiment wird ein digitales Thermometer mit der Hilfe von Calliope mini hergestellt und sein Funktionsprinzip erkundet. Darüber hinaus kann das Experiment als Einstieg, Wiederholung oder Vertiefung zum Thema „Temperatur und Thermometer“ verwendet werden.
In diesem Experiment wird Wasser so lange erwärmt, bis es einige Minuten siedet. Dabei geht es darum, den Temperaturverlauf durch ein Temperatur-Zeit-Diagramm darzustellen und zu erklären.
Wie lassen sich Physik-Experimente mithilfe des Coding unterstützen? Durch Verwendung des Calliopes wird die spezifische Wärmekapazität des Wassers bestimmt. Dabei wird die physikalische Bedeutung der spezifischen Wärmekapazität thematisiert.
- 1 × Hartplastikbox ca. 540x450x150 mm
- 2 × Thermometer mit Metallwinkel, ohne Graduierung
- 6 × Kalorimeter
- 2 × Kunststofftopf (früher 90413)
- 2 × PTC-Widerstand a.St.
- 2 × Gummistopfen 24/19 mm
- 2 × NTC-Widerstand a.St.
- 6 × Pinzette, stumpf, 105 mm
- 6 × O-Ring, 3/2,5 mm
- 2 × Erlenmeyerkolben, enghals, 100 ml, Borosilikatglas 3.3
- 6 × Becherglas, Borosilikatglas 3.3, HF, 150 ml
- 6 × Digital-Einstichthermometer, 210/40 mm, –50/+300 °C
- 1 × Einräumplan Klassensatz Temperatur und Kalorimetrie - 02.00
- 6 × Metallzylinder, Aluminium Nr. 1
- 6 × Metallzylinder, Eisen Nr. 1
- 1 × Schaumstoffeinlage, oben 505x355x30 mm
- 1 × Schaumstoffeinlage, unten 515x370x110 mm
| Art-Nr. | Artikel |
Preis
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