Hin­wei­se

440 Ther­mi­scher En­er­gie­trans­port

Ziele:
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler  kön­nen

• ther­mi­sche Phä­no­me­ne be­ob­ach­ten und be­schrei­ben
• das Wär­me­emp­fin­den durch En­er­gie­trans­port er­klä­ren
• die En­er­gie­über­tra­gung durch Luft­strö­mun­gen nach­wei­sen (Kon­vek­ti­on)
• die En­er­gie­über­tra­gung durch Wär­me­strah­lung er­le­ben
• die En­er­gie­über­tra­gung bei der Ab­sorp­ti­on von Strah­lung nach­wei­sen

Bezug zum Bil­dungs­plan:
pro­zess­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen:

• 2.1 Er­kennt­nis­ge­win­nung: 1, 2, 3, 4, 5, 6
• 2.2 Kom­mu­ni­ka­ti­on: 1, 2, 3, 4, 7, 8
• 2.3 Be­wer­tung: 1, 4

in­halts­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen:

• 3.1.1 Denk- und Ar­beits­wei­sen 1, 2, 5
• 3.1.4 En­er­gie ef­fi­zi­ent nut­zen 8, 9

Fach­li­che und fach­di­dak­ti­sche Hin­wei­se:

• Der Bezug zum ei­ge­nen Kör­per steht hier bei allen ther­mi­schen En­er­gie­trans­port­ar­ten im Vor­der­grund. Das er­laubt einen al­ters­ge­mä­ßen, di­rek­ten Zu­gang über die ei­ge­ne Wahr­neh­mung (Tem­pe­ra­tur­ver­gleich mit der Wange) und spart ei­ni­ge Tem­pe­ra­tur­mes­sun­gen, die (neben dem Auf­wand) von den Schü­le­rin­nen und Schü­lern teil­wei­se als abs­trakt wahr­ge­nom­men wer­den.
• Der All­tags­be­griff „Wärme“ lässt sich in vie­len Fäl­len zwar mit „En­er­gie“ über­set­zen, wird aber auch im Sinne von „Tem­pe­ra­tur“ ein­ge­setzt. Hier muss man den Schü­le­rin­nen und Schü­lern gut zu­hö­ren.
• Fehl­vor­stel­lung zu ther­mi­schen En­er­gie­über­tra­gun­gen
• Un­ter­schied­li­che Wär­me­leit­fä­hig­keit und Wär­me­ka­pa­zi­tät sind ver­ant­wort­lich dafür, dass wir Fest­kör­per un­ter­schied­lich warm wahr­neh­men, ob­wohl sie die glei­che Tem­pe­ra­tur be­sit­zen. Diese Wahr­neh­mung er­schwert das Ver­ständ­nis des Tem­pe­ra­tur­aus­gleichs, der zen­tral für das Ver­ständ­nis ther­mi­scher Phä­no­me­ne ist. Schü­le­rin­nen und Schü­ler haben keine Vor­stel­lung hier­von (s. Abb.).
• „Wolle macht warm“: Die wär­me­däm­men­de Ei­gen­schaft eines Ma­te­ri­als wird nicht als Hem­men der En­er­gie­über­tra­gung ver­stan­den, son­dern als „wär­men­de“ Ei­gen­schaft des Ma­te­ri­als.
• „Kälte“ wird über­tra­gen.

• Fach­li­cher Hin­ter­grund zur „Auf­nah­me von Wär­me­strah­lung“
• Im All­ge­mei­nen fin­det die Wär­me­strah­lung im All­tag im (un­sicht­ba­ren) In­fra­rot-Be­reich statt. Im In­fra­rot­be­reich neh­men schwar­ze und weiße Ober­flä­chen gleich viel En­er­gie durch Strah­lung auf.
• Der Grund für die un­ter­schied­li­che Er­wär­mung von schwar­zen und wei­ßen Ober­flä­chen ist ei­gent­lich fol­gen­der: Schwar­ze Ober­flä­chen neh­men im sicht­ba­ren Be­reich mehr En­er­gie auf als weiße. Schwar­ze geben im In­fra­rot-Be­reich genau so viel ab wie weiße. Des­we­gen er­wär­men sich schwar­ze Ober­flä­chen stär­ker als weiße.
• Mög­li­che For­mu­lie­rung für den BNT-Un­ter­richt:
  Bei der Strah­lung der Sonne (Lampe) wird die En­er­gie un­ter­schied­lich gut auf­ge­nom­men.

Tech­ni­scher Hin­weis:
Ein gro­ßer Teil des Ex­pe­ri­men­tier-Ma­te­ri­als ist zu einer „En­er­gie­box 2 – Wärme“ zu­sam­men­ge­stellt. Hin­wei­se hier­zu fin­den sich im Do­ku­ment 4403_­En­er­gie­bo­x_2.docx.