Testaufgaben - Institut für Didaktik der Naturwissenschaften
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Institut für Didaktik der Naturwissenschaften Horst Schecker Aufgaben zu Schülervorstellungen über Wärme Aufgabe Ihre Vermutung: (Kl. 9/10) 1) Fünf Studenten erzählen Dinge, die sie als Kinder gemacht haben. Rebecca sagt: ”Ich habe meine Lieblingspuppe im Winter nachts immer in Decken eingewickelt, und ich konnte nie verstehen, warum sie nicht warm geworden sind.“ Welcher der folgenden Aussagen stimmst Du zu? A. Christian: ”Wahrscheinlich waren die Decken keine guten Wärmeisolatoren.“ B. Bettina: ”Wahrscheinlich waren die Decken, die du benutzt hast, schlechte Wärmeleiter.“ C. Sebastian: ”Die Puppen waren wahrscheinlich aus einem Material, das lange braucht um warm zu werden.“ D. Nikola: „Keiner von euch hat recht!“ 2) Zwei Mengen an Wasser und Alkohol, die beide die gleiche Masse besitzen, werden mit zwei identischen Brennern erhitzt. Die Wassermenge und die Alkoholmenge haben zu Beginn die gleiche Temperatur : 20 °C. Nach zwei Minuten beträgt die Temperatur des Alkohols 30 °C. Der Alkohol wird nicht weiter erhitzt. Das Wasser hat diese Temperatur nach erst vier Minuten und wird dann nicht weiter erhitzt. In welche der beiden Flüssigkeiten ist mehr Wärme geflossen? A. In den Alkohol ist mehr Wärme geflossen. B. In das Wasser ist mehr Wärme geflossen. C. Alkohol und Wasser haben gleich viel Wärme erhalten. 3) Auf dem Tisch stehen zwei Gläser mit 0,2 l Leitungswasser mit den Temperaturen 15 °C bzw. 20 °C. Das Wasser aus beiden Gläsern wird nun schnell zusammen in eine große Schale geschüttet. Die Temperatur der Mischung beträgt 17,5 °C. Sind die Aussagen über die innere Energie der Mischung in der Schale richtig oder falsch? 4) Jörg hat an einem heißen Sommer tag drei Getränkeflaschen im Rucksack. Damit sie kühl bleiben, hat er sie in Alufolie eingewickelt. Im Rucksack sind außerdem ein Wollpullover und eine Plastiktüte. Auf dem Weg ins Schwimmbad rutscht eine der Flaschen in den Pullover. Eine andere liegt in der Plastiktüte. Nach ein paar Stunden, möchte Jörg einen kühlen Schluck nehmen. Die innere Energie der Mischung ist größer als die innere Energie, die das Wasser der Temperatur 15 °C in einem der Gläser hatte. richtig falsch Die innere Energie der Mischung ist größer als die innere Energie, die das Wasser der Temperatur 20 °C in einem der Gläser hatte. richtig falsch A) Welche der Flaschen wird am kühlsten geblieben sein? Die nur in Alufolie eingewickelte Flasche. Die Flasche, die in den Wollpulli gerutscht ist. Die Flasche aus der Plastiktüte. B) Ist Jörgs Strategie, alle Flaschen in AluFolie einzuwickeln, sinnvoll? Begründe deine Antwort! % richtig 5) Sebastian sagt, dass er nicht gerne auf Metallstühlen sitzt, ”weil sie kälter sind als Plastikstühle.“ Darüber diskutieren einige seiner Freunde. Welche der Aussagen sind physikalisch richtig bzw. falsch? Jörg: ”Sie sind kälter, weil Metall von Natur aus kälter ist als Plastik.“ richtig falsch Ina: ”Die Metallstühle sind nicht kälter. Die Stühle haben die gleiche Temperatur.“ richtig falsch 6) Im Unterricht wird ein Text über eine der ersten Dampfmaschinen des Schotten James Watt gelesen. Es heißt dort, dass diese einen sehr schlechten Wirkungsgrad hatte. Man brauchte sehr viel Kohle, damit diese Maschine Arbeit verrichtete. Danach diskutieren einige Schüler. Entscheide, ob die Aussagen aus physikalischer Sicht richtig oder falsch sind? Rike: ”Sie sind nicht kälter. Sie fühlen sich kälter an, weil sie schwerer sind.“ richtig falsch Malte: ”Sie sind kälter, weil Metall weniger Wärme abgeben kann als Plastik.“ richtig falsch Ingolf: ”Die Metallstühle fühlen sich kälter an, weil Metall ein besserer Wärmeleiter ist als Plastik.“ richtig falsch Lisa: ”Moderne Dampfmaschinen brauchen weniger Kohle um die gleiche Arbeit zu verrichten wie die alten.“ richtig falsch Lutz: ”Wenn man eine Dampfmaschine bauen könnte, die keine Verluste durch Reibung hat, hätte diese einen Wirkungsgrad von 100 %.“ richtig falsch Rike: ”Reale Dampfmaschinen können keinen Wirkungsgrad von 100 % haben, aber theoretisch wäre das möglich.“ richtig falsch 7) Eine Flasche ist mit Luft gefüllt. Die Luftteilchen sind in der Flasche (s. Mitte der Abbildung) als Punkte gezeichnet. Die folgenden Fragen wurden im Physik- bzw. Chemieunterricht gestellt: - warum fallen nicht alle Luftteilchen in der Flasche herunter und aufeinander und bleiben auf dem Boden der Flasche? - warum bleiben die Teilchen ausgebreitet, obwohl Raum zwischen ihnen ist und sie auf nichts liegen? 5 Schüler haben verschiedene Antworten auf diese Fragen vorgeschlagen. Kreuze den Namen von dem Schüler an, dessen Antwort nach Deiner Meinung am besten ist. Quelle (Aufgaben 1-6) : Einhaus, E. & Schecker, H.: Thermodynamics Concept Inventory. Universität Bremen, Institut für Didaktik der Naturwissenschaften.
