Detaillierte Erklärung der Funktionsweise Wärmerotor, Wärmewippe, Nickende Ente

Kompetenztraining:

Naturwissenschaftliche Arbeitsweise anwenden: Hypothesen formulieren, Experimente planen, durchführen und auswerten (vorgegebene Materialien)

Wärmekraftmaschinen:

Bei der Überprüfung der Hypothese: Ein Temperaturunterschied ist der Antrieb für einen Entropiestrom , haben wir unter anderem folgende Wärmekraftmaschinen kennengelernt:

1. Wärmewippe (Erklärung: mittelschwer)
2. Wärmerotor (Erklärung: einfach)
3. Nickende Ente (Erklärung: schwierig)

Wir haben hierbei erkannt, dass eine Temperaturdifferenz der Antrieb eines Entropiestroms mit zugehörigem Energiestrom ist.

Nun sollt ihr die Funktionsweise dieser Wärmekraftmaschinen detaillierter untersuchen, ohne dabei die Begriffe Energie, Entropie oder Temperaturdifferenz zu verwenden.

Aufgabenstellung:

Erkläre die Funktionsweise der Wärmekraftmaschine möglichst detailliert. Verwende hierbei nicht die Begriffe Energie, Entropie oder Temperaturdifferenz. Überprüfe deine Vermutungen (Hypothesen) mithilfe von geeigneten Experimenten. Hierzu stehen dir die unten beschriebenen Versuchsmaterialien zur Verfügung. Führe die Versuche bitte in der angegebenen Reihenfolge durch, da sie aufeinander aufbauen (Versuchsreihe). Dein Lehrer ist dir gerne behilflich, falls du noch weitere Versuchsmaterialien benötigst.

Durchführung:

1. Gruppeneinteilung: 2 bis 3 Personen pro Gruppe
2. Vergabe des Gruppenthemas (eine Wärmekraftmaschine pro Gruppe)
3. Einzelarbeit: Formuliere zunächst deine Hypothesen schriftlich. Plane die Durchführung der Experimente zur Überprüfung deiner Hypothesen ebenfalls schriftlich. Beachte bitte, dass du hierbei für jedes Experiment zunächst eine Hypothese formulierst, die dann in dem jeweiligen Experiment überprüft wird.
4. Diskutiere deine Hypothesen und geplanten Experimente zunächst in deiner Gruppe.
5. Diskutiere nun deine Hypothesen und geplanten Experimente mit allen Gruppen, die dieselbe Wärmekraftmaschine bearbeiten.
6. Anschließend führt ihr die Experimente durch und überprüft damit eure Hypothesen. Gegebenenfalls korrigiert ihr eure Hypothesen. Beachtet hierbei bitte die Reihenfolge der Versuche (Versuchsreihe).

Themenwahl:

• Jede Gruppe bearbeitet mindestens eine Wärmekraftmaschine.
• Jede Wärmekraftmaschine muss von mindestens einer Gruppe bearbeitet werden.

Präsentation:

Die Erklärung der Funktionsweise einer Wärmekraftmaschine und der dazu durchgeführten Experimente wird jeweils von einer Gruppe präsentiert. Die anderen Gruppen, die sich mit derselben Wärmekraftmaschine beschäftigt haben, ergänzen den Vortag.

Zeit:

45 Minuten (ohne Präsentation)

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