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Merlin - Medienressourcen für Lernen in Niedersachsen

 

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    Temperatur

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    Professor Lunatus - eine Trickfilmfigur - begleitet die SchlerInnen rund um das Thema "Hei und kalt".TEMPERATUREN BERALL (4:10 min): Alltagsbeispiele zur Wirkung von Wrme und Klte werden aufgezeigt:Wasserdampf und Eiswrfel; Brcke mit Dehnungsfuge; Wrmebertragung von Herdplatte auf Kochtopf.WAS IST TEMPERATUR? (5:50 min): Temperaturen sind die Ursache dafr, dass sich die kleinsten Teilchen eines Materials mehr oder weniger stark bewegen. Diese Bewegung bzw. Trgheit ist dafr verantwortlich, ob ein Material fest, flssig oder gasfrmig ist. Die Begriffe: "Schmelztemperatur", "Siedetemperatur", "Verdunsten" und "Kondensieren" werden angesprochen.WRMEBERTRAGUNG (5:30 min): Unterschiedliche Temperaturen (z.B. eine heie Tasse Schokolade, die auf einer Tischplatte steht) gleichen sich durch Wrmebertragung an. Worin unterscheidet sich die Wrmeleitung von der Wrmestrahlung?TEMPERATUREN MESSEN (4:50 min): Aufbau und Funktionsweise eines Thermometers werden erklrt. Wozu braucht man eine Skalierung und wie ist sie entstanden?Zusatzmaterial: 7 Farbgrafiken; 11 ausdruckbare pdf-Arbeitsbltter, jeweils in Schler- und in Lehrerfassung.

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    Chemische Bindungen - Aggregatzustnde von Wasser

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    Der Kurzfilm "Aggregatzustand" zeigt die Phasenzustandswechsel beim Wasser: Sieden, Kondensieren und Gefrieren.

      Länge: 04:07 Min.Größe: 36 MBFilm
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    Menschheitsprojekt Wasser; Physik und Chemie des Wassers - Der Verdunstungsvorgang

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    Simulation:Prinzip des Verdunstungsvorgangs wird in Schritten dargestellt. Die Verdunstung ist ein Element des Wasserkreislaufs, aber auch des Wasser-Energie-Kreislaufs. Die Sonne erwrmt das Wasser, das als unsichtbarer Wasserdampf aufsteigt. Die warme Luft khlt sich in hheren Luftschichten ab und der Dampf kondensiert. Dadurch wird zum einen Energie verbraucht (Verdampfen), zum anderen wird beim Kondensieren diese Energie aber auch wieder freigesetzt.Hinweise und Ideen:Das Prinzip der Verdunstung stellt ein Element des Wasserkreislaufs dar.Frage: Warum ist in niederschlagsreichen Gebieten das Klima meist milder als in vergleichbaren trockenen Gebieten?

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    Menschheitsprojekt Wasser; Physik und Chemie des Wassers - Energiespeicherung und -freisetzung am Beispiel Wasser

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    Simulation:Prinzip der Energiespeicherung und Freisetzung am Beispiel Wasser, animiert dargestellt. Die Energie steckt streng genommen nicht nur in den Moleklbewegungen und -schwingungen sondern auch im bergang zwischen den Aggregatzustnden. Wobei Wasser beim Verdampfen bzw. Kondensieren aufgrund der starken Wasserstoffbrckenbindungen relativ viel Energie aufnimmt bzw. freisetzt. Hinweise und Ideen:Als Grundlage fr das Thema Wasser als Energiespeicher und Wasser in der Energiegewinnung, was unter anderem wichtig ist fr die Wrmekraftmaschinen, wie z. B. die Dampfmaschine. Auch ohne in die Thermodynamik einzusteigen, wird bereits hier deutlich, woher Dampfmaschinen ihre Energie beziehen: Der berhitzte Wasserdampf hat hohen Wrmeenergieinhalt. Dies entspricht bei gleichem Volumen einem hohen Druck, der einen Kolben bewegen kann.

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    Mit Energie in die Zukunft - Khlung in Kraftwerken mit Dampfturbinen

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    Grafik, interaktiv:Die Antwort auf die Frage, warum ein thermisches Kraftwerk mit Dampfturbine Khlung braucht, findet man hier. Der Khlprozess sowie die Bau- und Funktionsweise eines Khlturms werden grafisch veranschaulicht und interaktiv erlutert.Dampfturbinenkraftwerke verfgen ber einen Khlbereich, der den Dampf am Turbinenausgang kondensieren lsst. Der Khler ist in einer Wrmekraftmaschine gem dem Carnotschen Prozess und dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik eine naturgesetzliche Notwendigkeit, um den Wirkungsgrad zu optimieren. Zur Khlung werden meist vorbeilaufende Flsse oder Meerwasser in Durchlaufkhlung verwendet. Zustzlich werden oft Khltrme eingesetzt, um zu hohe Erwrmung von Flssen zu vermeiden.Hinweise und Ideen:An der Dampfturbine kann man nicht so leicht wie bei der Kolbendampfmaschine erkennen, dass es sich um einen geschlossenen Kreisprozess handelt. Deshalb ist es meist nicht offensichtlich, dass es hier nicht nur ein hohes Druck und- Temperaturniveau (Dampf am Turbineneinlass), sondern auch ein niedriges (Dampf am Turbinenauslass) gibt. Nur wenn diese Druck- und Temperaturdifferenz gro ist, ist auch der Wirkungsgrad hoch. Die theoretischen Zusammenhnge werden in den Infomodulen Carnotscher Kreisprozess und Optimierung von Wrmekraftmaschinen dargestellt.

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    ; - Dampfdruckkurve und Phasendiagramm von Wasser

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    Diagramme:Die Dampfdruckkurven (p-V-Diagramm) und das Phasendiagramm (p-T-Diagramm) von Wasser werden gegenbergestellt. Erhitzt man Wasser bei atmosphrischem Normaldruck auf 100 C, so entsteht Dampf. Wie wirkt sich aber eine Erhhung oder Absenkung des Drucks auf die Verdampfungstemperatur aus?Die Antwort geben die Dampfdruckkurve (T-Kurven im p-V-Diagramm links) und das Phasendiagramm (p-T-Diagramm rechts) des Wassers. Dampfdruck nennt man den Druck, bei dem Gas und Flssigkeit im Gleichgewicht miteinander stehen, d. h., es verdampfen ebenso viele Molekle wie auch wieder kondensieren. Oberhalb der kritischen Temperatur (Zahlenwerte sind angegeben) ist das Wasser, egal bei welchem Druck, immer gasfrmig und es kann als reales Gas behandelt werden (Van-der-Waals-Gleichung, Formel ist angegeben). Unterhalb der kritischen Temperatur gibt es zu jeder Temperatur einen Dampfdruck, fr den ein Zweiphasengebiet (flssig und gasfrmig) vorliegt. Im Bereich der flssigen Phase kann man an der steilen Steigung der Kurven erkennen, das flssige Substanzen kaum kompressibel sind. Die kritische Temperatur darf nicht verwechselt werden mit der Temperatur des Tripelpunkts (siehe p-T-Diagramm). Er kennzeichnet die Werte von Temperatur und Druck, bei der alle Phasen (fest ?? flssig ?? gasfrmig) gleichzeitig vorliegen. Hinweise und Ideen:Bei welcher Temperatur kocht Wasser auf dem Mount Everest? Sog. Dampfdrucktabellen geben Aufschluss darber. Interessant wre auch der Hinweis auf die Phasenwandlungspunkte als Haltepunkte der Temperatur. Beim Phasenbergang von flssig nach gasfrmig fhrt die zugefhrte Energie zunchst nicht zur Temperaturerhhung. Ebenso beim Schmelzen von Eis. Erst wenn alles Wasser verdampft bzw. geschmolzen ist, steigt die Temperatur weiter.

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