Themenfeld 2 – Energieumwandlung beurteilen
Checkliste/Arbeitsplan
Unterrichtsgang (Beschreibung der UE)
Der menschengemachte Klimawandel lässt sich auf die unvorteilhafte Umsetzung von Energie zurückführen. Dafür ein physikalisches Gespür zu entwickeln, ist eines der wesentlichen Ziele dieser UE. Wirkungsgrade, Energieströme und Energiebilanzen sind wichtige Schlüsselbegriffe.
Linkliste (inhaltliche Kompetenz/Kompetenz in Schülersprache/Aufgabe/Link)
Die Schülerinnen und Schüler …
…beschreiben an ausgewählten Beispielen für physikalische, chemische und biologische Systeme mithilfe von Energiebilanzen unter Be-rücksichtigung von Wirkungsgraden die Entwertung von Energie.
Am Beispiel des menschlichen Körpers wird die Energieaufnahme und Energieentwertung bilanziert.
Lehrkraft
https://www.researchgate.net/publication/310613702_Stichwort_Energie
Lehrkraft, Bio, Diss.,
UE
https://physikdidaktik.com/wp-content/uploads/2019/06/arbeitsblaetter_energie.pdf
UE, Labor
Bespiel Kraftwerke
innovative Beispiele
https://www.dbu.de/phpTemplates/publikationen/pdf/020413110129a6u4.pdf
AB
http://vci-reach.com/vci/downloads-vci/129596physik-arbeitsblaetter-experimente-schueler.pdf
….vergleichen alltagsrelevante elektrische, mechanische und biologische Leistungen auf der Grundlage vorgelegten Datenmaterials oder eigener Experimente. (EG)
Die Leistung ist ein physikalische Messgröße. Diese kann zur Beschreibung und dem Vergleich von bedeutsamen Vorgängen herangezogen werden.
Solaranlagen
https://www.wwf.de/fileadmin/fm-wwf/Publikationen-PDF/UfU_Schulpaket_Solarsupport__Klasse_7-10_.PDF
Elektrik
https://www.me-vermitteln.de/unterrichtsmaterialien/experiminte/elektrische-leistung
….ermitteln den Wirkungsgrad für alltagsnahe Beispiele auf der Grund-lage vorgelegter Daten oder eigener Experimente. (EG)
Der Elektromotor setzt die eingesetzte elektrische Energie gut in Bewegung um. Der Benzinmotor erzeugt neben Bewegung auch viel Wärme. Daher ist sein Wirkungsgrad geringer.
Solarenergie
https://www.wwf.de/fileadmin/fm-wwf/Publikationen-PDF/UfU_Schulpaket_Solarsupport__Klasse_7-10_.PDF
http://www.agenda21-treffpunkt.de/lexikon/energieeffizienz.htm
Wirkungsgrad
https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/wirkungsgrad
https://www.energie-lexikon.info/wirkungsgrad.html
https://static.bildung-rp.de/pl-materialien/RP-07956243_Physik_TF_10_Energie_Heft_4_2018.pdf
….zeichnen Energieflussdiagramme für Energieumwandlungsketten aus Natur, Alltag und Technik und berücksichtigen die Energieentwertung. (EG)
Grafisch lässt sich die Energieumwandlung gut darstellen.
Lehrkraft
https://asset.klett.de/assets/a5f77890/Lehrerband_Probekapitel_2_Energie_069012.pdf
Lehrkraft, Diss. Einsatz IR Kamera
diverse Beispiele
https://www.chemie.com/fileadmin/user_upload/content/schule/Energieflussdiagramme.pdf
Simulation
https://www.planet-schule.de/mm/energieumwandlung/
Erklärung, Quizz, Aufgaben
https://www.leifiphysik.de/uebergreifend/energieentwertung
https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/energieumwandlung
…beschreiben die Energiestromstärke (Leistung) P als Maß dafür, wie schnell Energie übertragen wird.
Die Zeit spielt bei der Beschreibung der Übertragung von Leistung eine Rolle. Je schneller das Wasser zum Kochen gebracht wird, desto höher dürfte die Energiestromstärke sein.
https://123mathe.de/physik-leistung-und-energie
https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/leistung
…unterscheiden Temperatur und innere Energie eines Körpers.
2 unterschiedlich große Gefäße mit der gleichen Temperatur haben eine unterschiedliche innere Energie.
https://physikunterricht-online.de/jahrgang-11/waerme-und-innere-energie/
https://physikbuch.schule/internal-energy-and-heat.html
…erläutern an Beispielen, dass zwei Gegenstände trotz gleicher Temperatur unterschiedliche innere Energie besitzen können. (EG)
2 unterschiedlich große Gefäße mit der gleichen Temperatur haben eine unterschiedliche innere Energie.
https://physikbuch.schule/internal-energy-and-heat.html
https://www.leifiphysik.de/waermelehre/innere-energie-waermekapazitaet
…unterscheiden mechanische Energieübertragung (Arbeit) von thermi-scher (Wärme) an ausgewählten Beispielen.
Diese Unterscheidung kann gelingen.
https://studyflix.de/ingenieurwissenschaften/intro-thermodynamik-zustandsanderungen-1166
https://physikunterricht-online.de/jahrgang-10/energie-und-energieerhaltung/
http://www.raschweb.de/html/physik___8.html
…begründen die Verwendung von Wasser als Energieüberträger in technischen Systemen. (B)
Wasser ist überall verfügbar. Es hat glücklicherweise auch Eigenschaften, die bei der Energieübertragung hilfreich sind.
Simulation
https://phet.colorado.edu/de/simulation/energy-forms-and-changes
https://heizung.de/heizung/wissen/waermekapazitaet-die-bedeutung-einfach-erklaert/
Lehrkraft
…bestimmen die auf diese Weise übertragene Energie quantitativ.
Mit Energie kann man auch rechnen. Ein typisches Einsatzgebiet ist die Bestimmung des Brennwertes von Lebensmitteln.
Kalorimeter
https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie-abitur/artikel/kalorimetrische-messungen#
https://lehrerfortbildung-bw.de/u_matnatech/physik/bs/6bg/6bg2/2waemelehre/2stoffverhalten/7kapa/
…verwenden in Ergebnissen sinnvoll die Einheiten Joule und Kilo-wattstunde. (K)
Die Verwendung ergibt sich aus dem Sachzusammenhang.
https://home.uni-leipzig.de/energy/energie-grundlagen/03.html
https://blog.paradigma.de/was-ist-energie-und-mit-welchen-einheiten-misst-man-sie/
https://www.volker-quaschning.de/datserv/faktoren/index.php
…beschreiben Aufbau und Funktionsweise unterschiedlicher Kraft-werkstypen zur Energieversorgung.
Kohlekraftwerk, Atomkraftwerk, Wasserkraftwerk produzieren elektrische Energie. Die Funktionsweise ist in vielen Bereichen ähnlich.
…untersuchen auf diese Weise verursachte Energieänderungen experi-mentell (z. B. fallende Massen, Erwärmung von Wasser, goldene Regel der Mechanik). (EG)
An verschiedenen Experimenten kann man Berechnungen anstellen.
Lehrkraft: https://www.oekostation.de/docs/Beitrag_zur_Forschungsraum_Didaktik.pdf
Diss., Physik, UE
https://edoc.ub.uni-muenchen.de/191/1/Bader_Martin.pdf
…berechnen die Änderung von Höhenenergie und innerer Energie in Anwendungsaufgaben.(EG)
Die Berechnung macht deutlich, warum man keine Steine vom Hochhaus werfen sollte.
Trampolin
https://docplayer.org/33446912-Energieformen-beim-trampolinspringen.html
Fadenpendel
https://www.pflb-journal.de/index.php/pflb/article/download/3303/3452
…beschreiben ausgewählte globale und lokale Auswirkungen unseres Energiekonsums.
Die Feinstaubbelastung durch einen Grillabend mit Holzkohle ist immens, die Wirkung ist eher lokal. Das entstehende Kohlendioxid wirkt eher global.
https://www.bildungsserver.de/Unterrichtsmaterial-zum-Klimawandel-716-de.html
…schätzen im Haushalt die Energieeinsparung durch den Einsatz moderner Techniken ab. (B)
Ein neuer Wasserkocher bringt nahezu keinen Gewinn für die Stromrechnung. Der Austausch der Fenster kann eine erhebliche Energieeinsparung bringen.
https://www.ufu.de/wp-content/uploads/2019/05/UfU_LENA_UE_1508_V9_web.pdf
…Umweltbundesamt
https://www.energie-macht-schule.de/themen/energieeffizienz/unterrichtsmaterial
https://www.wupperinst.org/fa/redaktion/downloads/publications/Einsparkraftwerk_Schule.pdf
https://www.umweltschulen.de/energie/profitipps.html
…vergleichen Möglichkeiten der Energieversorgung hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit. (EG)
Nachhaltige Produkte schädigen auch die nächsten Generationen nicht. Ist die Verwendung von Radioaktivität zur Energienutzung nachhaltig, wenn Deutschland bis heute (2021) noch kein Endlager hat?
https://dechema.de/dechema_media/Bilder/Publikationen/CO2_Buch_Online.pdf
https://medienportal.siemens-stiftung.org/view/101251
…nehmen begründet Stellung zu dem Konflikt zwischen Energienutzung als Quelle unseres Lebensstandards einerseits und globaler Umweltprobleme andererseits. (B)
Erderwärmung, Wasserverschmutzung. Die gemeinsamen weltweiten Ressourcen werden vor allem von wenigen verbraucht.
Zum Nachdenken, als Arbeitsauftrag?
http://klima-luegendetektor.de/