Beschreibung der Unterrichtseinheit
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Übungseinheit Kältemischung Johannes Almer Zusammenfassung Diese Übung dient dem experimentellen Erarbeitens von Schmelzvorgängen und dem Energiebegriff, insbesondere der latenten Wärme eines Kristalls. Gleichzeitig ist dies eine Vorarbeit für die unterschiedlichen Temperatureinheiten (vgl. Fahrenheit). Dabei werden exo- und endotherme Vorgänge beobachtet und analysiert. Die Schüler können die experimentellen Befunde aus der Physik zugleich in einem biologischen Fachartikel als Hintergrundwissen fächerübergreifend einsetzen und zugleich Experimente zum Bestätigen der Theorien entwickeln. Schlagwörter: Temperaturmaßstab, Schmelzpunktserniedrigung, latente Wärme, Kältestrategien im Tierreich, Eisherstellung Sachanalyse Die Wärmelehre beinhaltet das Thema Temperatur auf makrosopischer und mikroskopischer Ebene. Insbesondere Kältemischungen bieten die Möglichkeit sowohl potentielle als auch kinetische Energie im Teilchenmodell für die innere Energie als Beschreibung zu benutzen. Durch das Absinken der Temperatur und gleichzeitigen Schmelzen des Eises, wird den Schülern klar, wie Sie mit Hilfe der beiden Energieformen und des Energieerhaltungsgesetzes diesen Vorgang erklären können. Das Erwärmen von CaCl2 beim Lösen durch die Hydratationsenergie zeigt, dass voreilige Verallgemeinerungen schwierig sein können. Schnelle Schüler können anhand des Dossiers Leben unter Null (http://www.scinexx.de/dossier-118-1.html) gleichzeitig Strategien im Tierreich erlernen und daraus eigenständig Versuch entwickeln. Eine nette Bereicherung stellt das Herstellen von Speiseeis mit Hilfe einer Kältemischung dar. Didaktische Analyse Lehrplanbezug Im wesentlichen decken diese Versuche den LehrplanPh 8.2 Aufbau der Materie und Wärmelehre ab, wobei hier gezielt die Unterpunkte • Beschreibung von Schmelzen, Sieden und Verdunsten im Teilchenmodell • innere Energie • innere Energie als Summe von potentieller und kinetischer Energie der Teilchen • Änderung der inneren Energie durch Arbeit oder Wärme • Zusammenhang zwischen Temperaturänderung bzw. Änderung des Aggregatzustands und Änderung der inneren Energie nur anhand einfacher Beispiele als Kerninhalt zu nennen sind. Lernziele Die geplante Unterrichtseinheit verfolgt folgende Lernziele. Fachspezifische Lernziele Die Schüler sollen … • … selbstständig Experimente durchführen können. • … Versuche optimieren. • … Energieformen erkennen und energetisch die Vorgänge beschreiben können. • … experimentelle Ergebnisse im biologischen Kontext anwenden. • (… Kältemischungen praktisch zur Eisherstellung nutzen.) Materialbedarf • • • • • • • • Kochsalz NaCl Zucker Kalziumdichlorid CaCl2 (auch 6fach hydratisiert) Spiritus Eis Thermometer Thermobecher Eisherstellung ◦ Vanillezucker und Rohrzucker ◦ Sahne ◦ Rührlöffel ◦ Metallschüsseln Vorbereitende Arbeiten • ABs kopieren Unterrichtssequenz Insgesamt handelt es sich um 3 Doppelstunden für jeden Lerninhalt. • • • 1.te Doppelstunde Arbeitsblatt kaeltemischung.pdf inklusive Protokollauswertung nach portfolio_m2m.pdf. 2.te Doppelstunde weiteres Experimentieren unter Berücksichtigung des Dossiers Scinexx_LebenUnterNull.pdf. Optionale 3.te Doppelstunde zum Speiseeisherstellen. Anschrift der Verfasser Johannes Almer Ludwig-Thoma-Gymnasium Seestraße 25 83209 Prien am Chiemsee Liste der Materialien Material 1 Arbeitsblatt kaeltemischung.pdf Material 2 Arbeitsblätter Scinexx_LebenUnterNull.pdf
