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Hin­wei­se

442 Kon­vek­ti­on

Zen­tra­le Frage:
„Wind – an­ge­nehm oder un­an­ge­nehm?“
Ma­te­ri­al: Ziele:
  • Haar­trock­ner, Ven­ti­la­tor
  • Kerze
  • Sche­re, Blei­stift, Steck­na­del, Ma­gnet
  • 1-ℓ-Be­cher­glas, Was­ser, Tinte,
  • Tauch­sie­der, Sta­tiv­ma­te­ri­al bzw. Gas­bren­ner, Ge­stell mit Auf­la­ge
  • En­er­gie­über­tra­gung durch Luft­strö­mun­gen nach­wei­sen und be­schrei­ben (Kon­vek­ti­on)
  • Be­deu­tung der Kon­vek­ti­on bei der En­er­gie­ab­ga­be des menschl. Kör­pers er­le­ben
  • (Auf­win­de  durch Kon­vek­ti­on be­schrei­ben und er­klä­ren)
Hin­wei­se:

Fach­li­cher Hin­ter­grund und tech­ni­sche Hin­wei­se:

  • Führt ein strö­men­des Gas oder eine strö­men­de Flüs­sig­keit En­er­gie mit, spricht man von Kon­vek­ti­on. Ohne Tem­pe­ra­tur­un­ter­schied gibt es keine Kon­vek­ti­on. Die Strö­mung kann durch Pum­pen o.ä. er­zwun­gen wer­den (z.B. Haar­trock­ner) oder z.B. durch Dich­te- oder Druck­un­ter­schie­de selbst­tä­tig ge­sche­hen (z.B. Was­ser im Koch­topf, Wind).
  • Neben der Wär­me­strah­lung und der Ver­duns­tung (u.a. Schwit­zen) ist die Kon­vek­ti­on eine wich­ti­ge Mög­lich­keit der En­er­gie­ab­ga­be bei Mensch und Tier.
  • Als Ven­ti­la­tor kann man z.B. den E-Motor mit Pro­pel­ler aus der En­er­gie­box 1 mit einer 4,5-V-Bat­te­rie be­nut­zen. Ein Haar­trock­ner mit Kalt­stu­fe ist auch mög­lich.
  • 4423_A­B1_­Kon­vek­ti­on.docx,
    • Bei 2. Ist ein Tee­licht zu „schwach“. Ähn­lich ist hier der üb­li­che Auf­wind­ver­such („Kamin“ über Tee­licht, s. Bio­sphä­re BNT, S. 79 oder Na­tu­ra BNT Ge­samt­band, S. 79)
    • 2. f): Damit man den schein­ba­ren „Schat­ten“ be­ob­ach­ten kann, be­nö­tigt man eine mög­lichst punkt­för­mi­ge Licht­quel­le, z.B. eine Ex­pe­ri­men­tier­leuch­te oder die Lampe einer Han­dy­ka­me­ra. Man stellt die Kerze etwa 1-2 m vor eine helle Wand.
  • Das Kon­vek­ti­ons­wind­rad (4425_A­B2_Wind­ra­d_Vor­la­ge.docx) er­laubt einen emp­find­li­chen Nach­weis von Luft­strö­mun­gen. Ent­schei­dend hier­für ist die klei­ne Rei­bung durch das An­hän­gen an einen Ma­gne­ten (z.B. aus 2203_­Ma­gnet&Strom-Box.docx) und die klei­ne Masse des Wind­ra­des. Vor­sicht, falls man hier­mit die Luft­strö­mung über einer Kerze nach­wei­sen möch­te!
  • Beim Ver­such von 4426 AB3 kann man die Tem­pe­ra­tur im Was­ser mes­sen. Man darf das Ther­mo­me­ter darf nur vor­sich­tig be­we­gen, sonst zer­stört man die Kon­vek­ti­ons­zel­le, so­dass keine Be­ob­ach­tung mehr mög­lich ist.
  • Si­cher­heits­maß­nah­men bei AB1 und AB3 nicht ver­ges­sen!
    Für den Ver­such bei 4426_A­B3_­Kon­vek­ti­on_­An­wen­dun­g_­Tauch­sie­der.docx gibt es eine 4404_G­BU_­Kon­vek­ti­on_­Was­ser.docx und eine 4405_BA_­Tauch­sie­der.docx, die auch eine BA für Schü­le­rin­nen und Schü­ler um­fasst. (Um­gang mit dem Gas­bren­ner siehe 43 En­er­gie und Ver­bren­nung)

Di­dak­ti­sche und me­tho­di­sche Hin­wei­se:

  • Zen­tral ist auch hier der Bezug zum ei­ge­nen Kör­per.
  • Außer im Mo­dell­ver­such bei 4426_A­B3_­Kon­vek­ti­on_­An­wen­dun­g_­Tauch­sie­der.docx / Bren­ner.docx wer­den nur Luft­strö­mun­gen un­ter­sucht. Die Schul­bü­cher zei­gen hier auch An­wen­dun­gen wie z.B. die Hei­zungs­an­la­ge (vgl. 4402_­Pla­nungs­hil­fen.docx).
  • Bei 4423_A­B1_­Kon­vek­ti­on.docx steht die En­er­gie­über­tra­gung durch Kon­vek­ti­on im Vor­der­grund, wäh­rend bei 4426_A­B3_­Kon­vek­ti­on_­An­wen­dun­g_­Tauch­sie­der.docx / Bren­ner.docx das Ent­ste­hen des Auf­win­des the­ma­ti­siert wird, des­sen En­er­gie mit­tel­bar durch die „Ther­mik“ z.B. von Vö­geln und Se­gel­flie­gern ge­nutzt wird (vgl. 47 En­er­gie­opti­mier­te Fort­be­we­gung). An­hand der Kerze (4423_A­B1_­Kon­vek­ti­on.docx) und des Kon­vek­ti­ons­wind­ra­des (4424_A­B2_­Kon­vek­ti­on.docx) wird dies auch an­ge­spro­chen.
Eine Vor­la­ge für das Wind­rad ist schon auf 4424_A­B2_­Kon­vek­ti­on.docx. Ge­trennt gibt es auch noch eine Vor­la­ge für vier Wind­rä­der (4425_A­B2_Wind­ra­d_Vor­la­ge.docx).

Hin­wei­se: Her­un­ter­la­den [docx][34 KB]

Hin­wei­se: Her­un­ter­la­den [pdf][179 KB]

 

Wei­ter zu Ein­stieg