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Tenside molecules and their interaction with dirt particles

Schematic diagram:
Tensides make it possible to dissolve water-insoluble substances in water.

Tensides have a water-receptive (hydrophilic) and a water-repellent (hydrophobic) component. The graphic shows how tensides make it possible to dissolve dirt particles in water.

Information and ideas:
Tensides play a role in the production of emulsions. For this reason, they can also be referred to as emulsifiers. They can reduce the tension at the boundary surface between two liquids that do not readily mix, such as oil and water, so that the two substances mix.

Medientypen

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Lernalter

13-18

Schlüsselwörter

Tensides

Sprachen

Englisch

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Energía muscular

Fotografía:
Dos personas trotando.



Información e ideas:
Un ejemplo del proceso donde la energía química se convierte en energía mecánica.

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Curva de presión de vapor y diagrama de fases del agua

Diagramas:
Se comparan las curvas de presión de vapor (diagrama p-V) y el diagrama de fases (diagrama p-T) del agua.


Si se calienta agua a 100 °C a presión atmosférica normal, ésta se convierte en vapor. Pero, ¿qué efecto tiene aumentar o disminuir la presión sobre la temperatura de vaporización?
La curva de presión de vapor (curvas T en el diagrama p-V a la izquierda) y el diagrama de fases (diagrama p-T a la derecha) contestan dicha pregunta. La presión de vapor es la presión a la cual la fase líquida y gaseosa están en equilibrio, es decir, el mismo número de moléculas que se evaporan se condensan nuevamente. Por encima de la temperatura crítica (se dan valores numéricos) el agua es siempre gaseosa, independientemente de la temperatura, y se la puede tratar como un gas real (ecuación de Van der Waals, fórmula provista). Para cada temperatura por debajo de la temperatura crítica hay una presión de vapor para la cual hay una zona bifásica (líquida y gaseosa). Se puede deducir, a partir del aumento pronunciado en las curvas en el intervalo de la fase líquida, que las sustancias líquidas son apenas compresibles.
No se ha de confundir la temperatura crítica con la temperatura del punto triple (véase el diagrama p-T). Esto caracteriza los valores de temperatura y presión a los cuales todas las fases (sólida, líquida y gaseosa) están presentes simultáneamente.

Información e ideas:
¿A qué temperatura hierve el agua en el Monte Everest? Las "tablas de presión de vapor? proveen información sobre esto. También sería interesante referirse a los puntos de transición de fases como puntos críticos de temperatura. En la transición de la fase líquida a la gaseosa la energía aplicada no causa inicialmente un aumento de la temperatura. Lo mismo es pertinente a la fusión del hielo. No es sino hasta que toda el agua se ha evaporado o fundido que la temperatura aumenta.

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Redox flow cell

Schematic diagram:
The redox flow cell is an accumulator and works, so to speak, with liquid electrode materials, e.g., with zinc (Zn) and bromine (Br).

The graphic shows the flow of the electrode material during discharging of the cell. Two graphite electrodes (black surfaces) collect the current. Zinc is oxidized at its electrode, while the bromine is reduced at its electrode.
During charging, voltage is applied and the two solutions are pumped past the electrodes again.

Information and ideas:
What advantages does this process have over conventional galvanic cells?

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Incandescent lamp

Photo:
The light in this incandescent lamp is generated by heating a filament to high temperatures.


In many light sources, for example, incandescent lamps or high-pressure gas-discharge lamps, a continuous light spectrum is generated by the interaction of large numbers of photons at very different energy levels. This means that the complete range of wavelengths is included, but in different proportions depending on the temperature.
Incidentally, the wavelength and energy distribution of incandescent lamps fit the Planck radiation formula extremely well.

Information and ideas:
Example of how physical laws are translated into technical applications. Double-coiled filaments are used, among other reasons, to increase the radiant surface.

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Excitation energy of a water molecule

Chart:
Water can absorb heat energy in the form of vibrations or movement of its molecules. This energy content depends on the physical state: steam contains more energy than liquid water, for example.

The material surrounding us takes on different physical states depending on pressure and temperature (in Kelvin): solid, liquid or gaseous. This also applies to water: During a phase change from solid to liquid and liquid to gas respectively the energy of the water molecules increases without the temperature rising - the diagram for water shows plateaus. The values of these plateaus are approx. 6 kJ/mol (melting heat) and approx. 40,7 kJ/mol (vaporization heat) respectively.

Information and ideas:
Ideally suited for explaining the topic of phase equilibrium.

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Dampfdruckkurve und Phasendiagramm von Wasser

Diagramme:Die Dampfdruckkurven (p-V-Diagramm) und das Phasendiagramm (p-T-Diagramm) von Wasser werden gegenübergestellt.Erhitzt man Wasser bei atmosphärischem Normaldruck auf 100 °C, so entsteht Dampf. Wie wirkt sich aber eine Erhöhung oder Absenkung des Drucks auf die Verdampfungstemperatur aus?Die Antwort geben die Dampfdruckkurve (T-Kurven im p-V-Diagramm links) und das Phasendiagramm (p-T-Diagramm rechts) des Wassers. Dampfdruck nennt man den Druck, bei dem Gas und Flüssigkeit im Gleichgewicht miteinander stehen, d. h., es verdampfen ebenso viele Moleküle wie auch wieder kondensieren. Oberhalb der kritischen Temperatur (Zahlenwerte sind angegeben) ist das Wasser, egal bei welchem Druck, immer gasförmig und es kann als reales Gas behandelt werden (Van-der-Waals-Gleichung, Formel ist angegeben). Unterhalb der kritischen Temperatur gibt es zu jeder Temperatur einen Dampfdruck, für den ein Zweiphasengebiet (flüssig und gasförmig) vorliegt. Im Bereich der flüssigen Phase kann man an der steilen Steigung der Kurven erkennen, das flüssige Substanzen kaum kompressibel sind. Die kritische Temperatur darf nicht verwechselt werden mit der Temperatur des Tripelpunkts (siehe p-T-Diagramm). Er kennzeichnet die Werte von Temperatur und Druck, bei der alle Phasen (fest - flüssig - gasförmig) gleichzeitig vorliegen. Hinweise und Ideen:Bei welcher Temperatur kocht Wasser auf dem Mount Everest? Sog. “Dampfdrucktabellen” geben Aufschluss darüber. Interessant wäre auch der Hinweis auf die Phasenwandlungspunkte als Haltepunkte der Temperatur. Beim Phasenübergang von flüssig nach gasförmig führt die zugeführte Energie zunächst nicht zur Temperaturerhöhung. Ebenso beim Schmelzen von Eis. Erst wenn alles Wasser verdampft bzw. geschmolzen ist, steigt die Temperatur weiter.


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Sonne

Grafik: Eine gelbe Sonne mit Sonnenstrahlen.Als Begleitmaterial zum Experiment aus Experimento | 8+ “C4.1 Wahrnehmung von Farben”.


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Ampel, rot

Grafik: Ampel mit rotem Licht.Als Begleitmaterial zum Experiment aus Experimento | 8+ “C4.1 Wahrnehmung von Farben”.


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Biomasse Brennholz

Foto: Geschichtete HolzscheiteBiomasse, vor allem Holz, ist eine der ältesten vom Menschen genutzten Energiequellen. Die Energie “gewinnt” man daraus durch Verbrennung.


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