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Ge­stuf­te Hil­fen

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Diese Seite ist Teil einer Ma­te­ria­li­en­samm­lung zum Bil­dungs­plan 2004: Grund­la­gen der Kom­pe­tenz­ori­en­tie­rung. Bitte be­ach­ten Sie, dass der Bil­dungs­plan fort­ge­schrie­ben wurde.

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Die be­son­de­ren Ei­gen­schaf­ten der En­tro­pie

Zu Auf­ga­be 1

Hilfe 1: Im Auf­ga­ben­blatt En­tro­pie, Tem­pe­ra­tur und Masse hast du be­reits wich­ti­ge Ei­gen­schaf­ten der En­tro­pie ken­nen­ge­lernt.

Hilfe 2: For­mu­lie­re aus­ge­hend von Auf­ga­be 2 des Ar­beits­blat­tes En­tro­pie, Tem­pe­ra­tur und Masse all­ge­mei­ne Ei­gen­schaf­ten der En­tro­pie.

Hilfe 3: Lö­sung: Ei­gen­schaf­ten der phy­si­ka­li­schen Größe En­tro­pie:

  • Der En­tro­pie­ge­halt eines Ge­gen­stan­des hängt von der Tem­pe­ra­tur, der Masse und dem Ma­te­ri­al des Ge­gen­stan­des ab.
  • Je höher die Tem­pe­ra­tur eines Ge­gen­stan­des, desto mehr En­tro­pie ent­hält der Ge­gen­stand.
  • Bei gleich­blei­ben­der Tem­pe­ra­tur gilt:
    Je grö­ßer die Menge eines Stof­fes, desto mehr En­tro­pie ent­hält diese Stoff­men­ge.
  • Be­trach­tet man Ge­gen­stän­de, die aus dem glei­chen Ma­te­ri­al be­ste­hen und die glei­che Tem­pe­ra­tur haben, aber un­ter­schied­li­che Mas­sen be­sit­zen, so gilt:
    Der En­tro­pie­ge­halt ist pro­por­tio­nal zur Masse.
  • Wird ein Ge­gen­stand von außen er­wärmt, dann strömt En­tro­pie von außen in den Ge­gen­stand hin­ein.
  • Kühlt sich ein Ge­gen­stand ab, dann gibt er En­tro­pie an die Um­ge­bung ab.
  • Wenn zwei Ge­gen­stän­de mit un­ter­schied­li­chen Tem­pe­ra­tu­ren in Kon­takt ste­hen, dann strö­men En­tro­pie und En­er­gie vom Ge­gen­stand A mit hö­he­rer Tem­pe­ra­tur zum Ge­gen­stand B mit nie­de­rer Tem­pe­ra­tur. Folg­lich nimmt die En­tro­pie und En­er­gie des Ge­gen­stands A ab und die En­er­gie und En­tro­pie des Ge­gen­stands B zu. Da­durch kühlt sich Ge­gen­stand A ab und Ge­gen­stand B er­wärmt sich.
Zu Auf­ga­be 2 a) und b)

Hilfe 1: Umso höher die Tem­pe­ra­tur eines Ge­gen­stands, desto mehr En­er­gie und En­tro­pie ent­hält er.

Hilfe 2: Wenn zwei Ge­gen­stän­de mit un­ter­schied­li­chen Tem­pe­ra­tu­ren in Kon­takt ste­hen, dann strö­men En­tro­pie und En­er­gie vom Ge­gen­stand A mit hö­he­rer Tem­pe­ra­tur zum Ge­gen­stand B mit nie­de­rer Tem­pe­ra­tur. Folg­lich nimmt die En­tro­pie und En­er­gie des Ge­gen­stands A ab und die En­tro­pie und En­er­gie des Ge­gen­stands B zu. Da­durch kühlt sich Ge­gen­stand A ab und Ge­gen­stand B er­wärmt sich.

Hilfe 3: Umso höher die Tem­pe­ra­tur eines Ge­gen­stan­des A, desto mehr En­er­gie und En­tro­pie ent­hält er. Fin­det man bei einer Er­wär­mung eines Ge­gen­stands A kei­nen zwei­ten Ge­gen­stand B, der sich ab­kühlt, dann kann die En­tro­pie nicht über­tra­gen wor­den sein! Folg­lich wurde die En­tro­pie neu er­zeugt. Die dazu be­nö­tig­te En­er­gie wurde von einem an­de­ren En­er­gie­trä­ger ab­ge­la­den. En­er­gie kann weder er­zeugt noch ver­nich­tet wer­den (En­er­gie­er­hal­tungs­satz).

Zu Auf­ga­be 2 a) (Fort­set­zung)

Hilfe 4: Wenn mit einem Was­ser­ko­cher Was­ser er­hitzt wird, dann steigt die Tem­pe­ra­tur die­ses Was­sers. Kühlt sich da­durch ein an­de­rer Ge­gen­stand ab? Wel­che Fol­ge­run­gen er­ge­ben sich hier­aus für die En­tro­pie und En­er­gie?

Hilfe 5: Lö­sung: Wenn mit einem Was­ser­ko­cher Was­ser er­hitzt wird, dann steigt die Tem­pe­ra­tur die­ses Was­sers. Folg­lich nimmt die En­er­gie und En­tro­pie die­ses Was­sers zu. Da sich hier­bei kein an­de­rer Ge­gen­stand ab­kühlt, kann die En­tro­pie nicht von einem an­de­ren Ge­gen­stand in die­ses Was­ser ge­flos­sen sein. Folg­lich muss diese En­tro­pie neu er­zeugt wor­den sein. Die En­er­gie, die in das Was­ser ge­flos­sen ist, wurde von der elek­tri­schen La­dung, die durch die elek­tri­schen Lei­tun­gen des Was­ser­ko­chers fließt, ab­ge­la­den.

Zu Auf­ga­be 2 b) (Fort­set­zung)

Hilfe 4: Wenn ein Mo­tor­rad­fah­rer bremst, dann er­hit­zen sich die Brems­schei­ben. Kühlt sich da­durch ein an­de­rer Ge­gen­stand ab? Wel­che Fol­ge­run­gen er­ge­ben sich hier­aus für die En­tro­pie und En­er­gie?

Hilfe 5: Lö­sung: Wenn ein Mo­tor­rad­fah­rer bremst, dann er­hit­zen sich die Brems­schei­ben. Folg­lich nimmt die En­er­gie und En­tro­pie der Brems­schei­ben zu. Da sich hier­bei kein an­de­rer Ge­gen­stand ab­kühlt, kann die En­tro­pie nicht von einem an­de­ren Ge­gen­stand auf die Brems­schei­ben ge­flos­sen sein. Folg­lich muss diese En­tro­pie neu er­zeugt wor­den sein. Die En­er­gie, die auf die Brems­schei­be ge­flos­sen ist, wurde von dem Im­puls des Mo­tor­ra­des ab­ge­la­den.


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Ge­stuf­te Hil­fen: Her­un­ter­la­den [doc] [664 KB]

Ge­stuf­te Hil­fen: Her­un­ter­la­den [pdf] [581 KB]