Angestrebte Kompetenzen zum
Inhaltsfeld „Wärmelehre“ in den Stufen 7 und 8
(1.Halbjahr)
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Wärmeenergie
- Ich kann darlegen, dass man Energie benötigt um
Körper zu erwärmen.
- Ich kann angeben, dass diese Energie in der Einheit
Joule (Abkürzung J ) gemessen wird und das
Formelzeichen W erhält.
- Ich kann angeben, dass man die Energie von 4,2 J
benötigt, um 1 g Wasser um 1° zu erwärmen.
- Ich kann berechnen, wie viel Energie (in J ) man
benötigt, um eine gegebene Menge Wasser von einer
gegebenen Ausgangstemperatur auf eine gewünschte
Endtemperatur zu erwärmen.
- Ich kann einer Tabelle die Energiewerte entnehmen,
die man benötigt um 1 g eines gegebenen Materials um
1° zu erwärmen und weiß, dass diese Werte die
Bezeichnung spezifische Wärmekapazität (eines Stoffes)
haben.
- Ich kann berechnen, wie viel Energie (in kJ) man
benötigt, um an einem beliebigen Körper eine
gewünschte Temperaturänderung hervorzurufen.
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Heizwert
- Ich kann Beispiele von Brennstoffen (auch
Lebensmitteln) nennen und erläutern, dass man sie nach
Heizwerten unterscheidet.
- Ich kann darlegen, dass der Heizwert angibt, wie
viel Wärmeenergie in einem Gramm oder Kilogramm eines
Brennstoffes in chemischer Energie enthalten ist.
- Ich kann angeben, dass der Heizwert in der Einheit
J/g bzw. kJ/g und in Sonderfällen in der Einheit kJ/l
oder kJ/m³ angegeben wird und kann diese Werte einer
Tabelle entnehmen.
- Ich kann berechnen, welche Temperaturänderungen an
einem gegebenen Körper mit einer bestimmten Menge
eines Brennstoffes maximal erreichbar sind.
- Ich kann darlegen, wie man mit einer Waage, einem
Thermometer, einem Topf mit Wasser und einer gegebenen
Menge eines Brennstoffes dessen Heizwert bestimmen
kann.
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Leistung
- Ich kann darlegen, dass man den Quotienten
Energie/Zeit als Leistung P bezeichnet und dass die
Einheit der Leistung 1 J/s = 1 W (Watt) ist.
- Ich kann die Leistung eines Brenners berechnen, wenn
ich z.B. weiß, dass er in einer bestimmten Zeit eine
bestimmte Menge eines Brennstoffes verbraucht.
- Ich kann die Leistung eines Tauchsieders berechnen,
wenn ich z.B. weiß, dass er in einer bestimmten Zeit
in einer bestimmte Menge Wasser eine bestimmte
Temperaturänderung hervorruft.
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Erhaltungsgesetz der Wärmeenergie und Wirkungsgrad
- Ich kann darlegen, dass Wärmeenergie nicht verloren
geht noch von selbst erzeugt werden kann.
- Ich kann darlegen, dass der Wirkungsgrad der
Quotient aus nutzbarer Energie und aufgebrachter
Energie ist, das Formelzeichen h besitzt und
üblicherweise in Prozent angegeben wird.
- Ich kann den Wirkungsgrad eines Brenners angeben,
bei dem z.B. 30% der eingesetzten Energie an dem zu
erhitzenden Topf vorbeiströmt.
- Ich kann die nutzbare Leistung eines Brenners
berechnen, wenn der Wirkungsgrad gegeben ist.
- Ich kann ein Experiment beschreiben, um den
Wirkungsgrad eines Brenners zu ermitteln.
- Ich kann darlegen, dass bei einer Energieumwandlung
die neue Energieform in der Regel weniger wert ist als
die vorherige Energieform.
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Phasenänderungen
- Ich kann die Prozesse Schmelzen, Verdunsten,
Verdampfen, Kondensieren, Erstarren und Sublimieren an
Beispielen erläutern.
- Ich kann einer Tabelle die Energiewerte entnehmen,
die man benötigt um 1 g eines gegebenen Materials zu
schmelzen bzw. zu verdampfen und weiß, dass diese
Werte die Bezeichnung spezifische Schmelzwärme bzw.
spezifische Verdampfungswärme (eines Stoffes) haben
und kann entsprechende Berechnungen durchführen.
- Ich kann erläutern, warum sich die Temperatur einer
Glasscheibe, an der Dampf zu Wasser kondensiert,
erhöht.
- Ich kann erläutern, warum sich meine Haut abkühlt,
wenn auf ihr eine Flüssigkeit verdunstet.
- Ich kann darlegen, wie eine Kältemischung (Eis plus
Salz) funktioniert.
- Ich kann darlegen, wie ein Kühlschrank/ eine
Wärmepumpe/ eine Klimaanlage funktioniert.
- Ich kann berechnen, wie viel Energie man benötigt,
um eine bestimmte Menge Wasser in Dampf zu verwandeln.
- Ich kann berechnen, wie viel Brennstoff einer
gegebenen Sorte man benötigt, um eine bestimmte Menge
Eis aufzutauen.
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Verhalten von Gasen / Wärmeenergiemaschinen
- Ich kann beschreiben, wie sich ein Gas beim Abkühlen
/ beim Erwärmen verhält.
- Ich kann erläutern, warum es eine tiefstmögliche
Temperatur gibt, die nicht unterschritten werden kann
und -273°C beträgt.
- Ich kann erläutern, wie sich die Kelvinskala von der
Celsiusskala unterscheidet.
- Ich kann Werte aus der Celsiusskala in die
Kelvinskala umwandeln bzw. umgekehrt.
- Ich kann darlegen, wie man eine einfache
Wärmeenergiemaschine baut, wenn man eine Gasspritze
sowie ein Becken mit kaltem und ein Becken mit warmem
Wasser zur Verfügung hat.
- Ich kann das Prinzip einer Dampfmaschine, eines
Explosionsmotors, eines Kraftwerks beschreiben und
darlegen, welche Energieumwandlungsprozesse bei diesen
Maschinen stattfinden.
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