p-V- Dia­gramm ... p-T-Dia­gramm

In den Phy­sik­bil­dungs­stan­dards ste­hen fol­gen­de Kom­pe­ten­zen:

Kom­pe­tenz Nr. 3: For­ma­li­sie­rung und Ma­the­ma­ti­sie­rung in der Phy­sik

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen den funk­tio­na­len Zu­sam­men­hang zwi­schen phy­si­ka­li­schen Grö­ßen er­ken­nen, gra­fisch dar­stel­len und Dia­gram­me in­ter­pre­tie­ren und sie kön­nen funk­tio­na­le Zu­sam­men­hän­ge selbst­stän­dig fin­den

Kom­pe­tenz Nr. 4: Spe­zi­fi­sches Me­tho­den­re­per­toire der Phy­sik

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen Zu­sam­men­hän­ge zwi­schen phy­si­ka­li­schen Grö­ßen un­ter­su­chen, Ex­pe­ri­men­te selbst­stän­dig pla­nen, durch­füh­ren, aus­wer­ten, gra­fisch ver­an­schau­li­chen und ein­fa­che Feh­ler­be­trach­tun­gen vor­neh­men. Sie kön­nen com­pu­ter­un­ter­stütz­te Mess­wert­er­fas­sungs- und Aus­wer­tungs­sys­te­me im Prak­ti­kum selbst­stän­dig ein­set­zen.

In den Bil­dungs­stan­dards steht der Druck­be­griff schon in einer ers­ten di­dak­ti­schen Re­duk­ti­on in den Na­tur­phä­no­me­nen. In den wei­te­ren Klas­sen­stu­fen wird diese erste An­nä­he­rung mehr oder we­ni­ger aus­ge­baut. Diese Team­ar­beit ist eine Ge­le­gen­heit, sich die­ser The­ma­tik - mit All­tags­be­zug - zu nä­hern

Ver­suchs-Ma­te­ri­al

• Note­book, Daten-Log­ger-Soft­ware, Da­ten­log­ger, Netz­teil
• USB-Ver­bin­dungs­ka­bel, Druck­sen­sor
• p-T-An­ord­nung
• p-V-An­ord­nung

Hy­po­the­se/Theo­rie → Vor­her­sa­ge

[V.01]

Wel­ches p-T-Dia­gramm er­war­ten Sie, wenn Sie die Me­tall­ku­gel in hei­ßes Was­ser tau­chen?

[V.02]

Wel­ches p-V-Dia­gramm er­war­ten Sie, wenn Sie die Luft­men­ge im Kol­ben kom­pri­mie­ren?

[V.03]

Eine Press­luft­fla­sche wird mit einem Kom­pres­sor ge­füllt. Der Kom­pres­sor presst ein gro­ßes Luft-Vo­lu­men in eine klei­ne Stahl-Fla­sche. Dis­ku­tie­ren Sie Tem­pe­ra­tur, Vo­lu­men, En­er­gie, Druck, En­tro­pie wäh­rend der Kom­pres­si­on der Luft.

[V.04]

Nun steht diese Press­luft­fla­sche ver­schlos­sen, lange genug im Schrank, so dass die ganze Fla­sche im ther­mo­dy­na­mi­schen Gleich­ge­wicht mit der Um­ge­bung ist. Was be­deu­tet das?

[V.05]

Dis­ku­tie­ren Sie nun in die­ser Phase er­neut Tem­pe­ra­tur, Vo­lu­men, En­er­gie, Druck, En­tro­pie!

[V.06]

Nun wird die Fla­sche ge­öff­net und ein Press­luft­ham­mer damit be­trie­ben. Woher kommt die Me­cha­ni­sche En­er­gie, die der Press­luft­ham­mer auf­bringt? Dis­ku­tie­ren Sie er­neut Tem­pe­ra­tur, Vo­lu­men, En­er­gie, Druck, En­tro­pie bei die­sem Vor­gang.

Vor­her­sa­ge → Ex­pe­ri­ment

• In­stal­lie­ren Sie das Note­book, den Da­ten­log­ger und die Daten-Log­ger-Soft­ware
• Über­prü­fen Sie Ihre Vor­her­sa­gen, Ver­mu­tun­gen im Ex­pe­ri­ment.

Re­fle­xi­on

• Fin­den Sie an­de­re Pro­blem­stel­lun­gen, in denen die Dis­kus­si­on der En­tro­pie eine ent­schei­den­de Rolle spielt.

Down­load des ge­sam­ten Work­shops 2

Work­shop 2: Ex­pe­ri­ment - Mes­ser­fas­sung: Her­un­ter­la­den [pdf] [1,2 MB]

Wei­ter mit Ane­mo­me­ter