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Wasser als Lösungsmittel für Salze und Gase

Diagramm:Wasser löst ionische und polare Stoffe hervorragend, da es selbst eine polare Flüssigkeit ist.Die Löslichkeit in Wasser ist oft stark von der Temperatur abhängig; dabei verhalten sich Feststoffe und Gase unterschiedlich. Gase lösen sich bei zunehmender Temperatur schlechter in Wasser, während sich Feststoffe bei zunehmender Temperatur meist besser in Wasser lösen lassen (Ausnahmen gibt es mehrere, wie z. B. Lithiumsulfat).Hinweise und Ideen:Normalerweise gilt, dass ein Stoff sich umso besser in polaren Lösungsmitteln wie Wasser lösen lässt, je mehr polare Gruppen in diesem Stoff vorhanden sind. Überkritisches Wasser zeigt jedoch ähnliche Löslichkeitseigenschaften wie unpolare organische Lösungsmittel. Die Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit ist ein gutes Beispiel, um den Unterschied von Geschwindigkeit und Gleichgewicht zu thematisieren.

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Lernalter

13-18

Schlüsselwörter

Diagramm Lösung

Sprachen

Deutsch

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Schallfeld und Schalldämpfung

Schemagrafik: Konzentrische Ausbreitung von Schallwellen. Eingezeichnet sind die Linien gleicher Lautstärke, die mit der Entfernung zur Quelle abnimmt.Warum hören wir immer weniger, je weiter wir von der Schallquelle entfernt sind?Schall breitet sich von seiner Quelle her kreisförmig aus, d. h. die Schallenergie breitet sich über ein zunehmend größeres Raumgebiet aus und der Schalldruck nimmt entsprechend ab. In einem freien Schallfeld nimmt er jedes Mal um rund 6 dB ab, wenn die Entfernung zur Quelle verdoppelt wird. Innerhalb eines Raumes gilt dieses Abstandsgesetz aber nur nahe der Schallquelle.Hinweise und Ideen:Geeignet, um zu erläutern, warum man immer weniger hört, je weiter man von der Schallquelle entfernt ist.Unterrichtsbezug:Schall/Akustik: KenngrößenSchwingungen und WellenKommunikation und Verständigung

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Lernalter

11-18

Schlüsselwörter

Diagramm Schall Welle (Physik)

Sprachen

Deutsch

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Anregungsenergie eines Wassermoleküls

Diagramm:Wasser kann in Form der Schwingungen bzw. der Bewegung seiner Moleküle Wärmeenergie aufnehmen. Dieser Energieinhalt hängt vom Aggregatzustand ab: Wasserdampf enthält z. B. mehr Energie als flüssiges Wasser.Die uns umgebende Materie nimmt je nach Druck und Temperatur (in Kelvin) verschiedene Aggregatzustände an: fest, flüssig oder gasförmig. Das gilt auch für Wasser: Beim Übergang von fest nach flüssig bzw. flüssig nach gasförmig nimmt die Energie der Wassermoleküle zu, ohne dass dabei die Temperatur ansteigt. Dies entspricht den beiden Plateaus im Diagramm. Die “Breiten” der Plateaus liegen bei ca. 6 kJ/mol (Schmelzwärme) und ca. 40,7 kJ/mol (Verdampfungswärme).Hinweise und Ideen:Eignet sich gut zur Erläuterung des Themas Phasengleichgewicht.


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Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ)

%chemagrafik:Schematische Darstellung der Stromumwandlungsstufen bei der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) vom Produktionsort zum Mittelspannungsnetz des lokalen Netzes.Um Strom als Hochspannungs-Gleichstrom übertragen zu können, muss er sowohl transformiert als auch gleichgerichtet werden. Nach der Übertragung wird er mit Stromrichter wieder zu Wechselstrom gewandelt. Als Gleich- und Wechselrichter verwendet man Thyristoren. Die Fotos zeigen in der Starkstromtechnik verwendete Transformatoren und Thyristoren.Mit der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) lassen sich Strecken über Land (Freileitungen) ab ca. 1.000 km Länge und unter Wasser (Seekabel) ab ca. 60 km wirtschaftlicher überbrücken als mit Wechselstrom. Gleichstrom hat gegenüber dem Wechselstrom den Vorteil, dass er keine Wirbelströme verursacht und somit den vollen Leitungsquerschnitt nutzt. Aufgrund des niedrigeren Widerstands bei gleichem Querschnitt sind die Wärmeverluste geringer.Übrigens: Leistungsverluste sind bei Wechselspannung unter Wasser deshalb höher als in der Luft oder in der Erde, weil bei Tiefseekabeln keine Ausgleichselemente (Spulen, Kondensatoren) gegen induktive und kapazitive Verluste eingesetzt werden können.Hinweise und Ideen:Was verwendete man früher als Gleichrichter?Unter Verwendung der Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Hochspannungs-Gleichstrom-%C3%9Cbertragun%

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Lernalter

16-18

Schlüsselwörter

Diagramm Energieversorgung Physik

Sprachen

Deutsch

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Energieangebot weltweit - zukünftige Entwicklung

Diagramm:Es wird die Entwicklung des weltweiten Energieangebots von 1990 bis 2035 dargestellt.Bis zum Jahr 2012 gibt es gesicherte Zahlen, ab dann muss sich die Internationale Energiebehörde auf Schätzungen verlassen. Die hier dargestellten Zahlen beziehen sich auf das optimistischere New Policies Scenario, das politische Ankündigungen und Pläne der Regierungen, z. B. zur Verminderung des CO2-Ausstoßes, beinhaltet, obwohl diese noch nicht umgesetzt sind. Der geschätzte Energieverbrauch im Jahr 2035 liegt bei 12.001 MtRÖE.Unter Verwendung der Quelle: International Energy Agency (IEA)


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Trommelfellzerreißung

Grafik, beschriftet: Vereinfachte Abbildung einer Trommelfellperforation.Trommelfellzerreißungen (auch Trommelfell-Perforationen genannt) entstehen, wenn Fremdkörper, z. B. Instrumente zur Reinigung des Ohrs eindringen oder wenn zu starke Luftdruckstöße in Ohrnähe auftreten. Auch Schläge auf das Ohr können dazu führen. Kleine Zerreißungen können bei richtiger Behandlung von selbst wieder zuwachsen. Auf jeden Fall ist es richtig, stets den Arzt aufzusuchen! Hinweise und Ideen:Kann zur Veranschaulichung des Themas “Ohrenkrankheiten” beispielsweise auf Folien oder Arbeitsblättern eingebunden werden: Aus “harmlosen” Störungen können ernsthafte Schäden am Gehör entstehen.Unterrichtsbezug:Hörschädigung/Schwerhörigkeit

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Schnecke - einzelne Windung im Schnitt

Grafik, beschriftet: Schnitt durch einzelne Windung des Schneckengangs.Die beschriftete Grafik zeigt einen Schnitt durch einen einzelnen Schneckengang. Beschriftet sind: Vorhofgang, Deckmembran, Schneckengang, Haarzellen der Sinneszellen, Hörnerv, Paukengang.Hinweise und Ideen:Einsetzbar in einem Arbeitsblatt, als Overhead-Folie oder über Beamer. Weitere inhaltliche Informationen zu dieser Grafik gibt es als Sachinformation auf dem Medienportal der Siemens Stiftung.Unterrichtsbezug:Der menschliche KörperBau und Leistung eines SinnesorgansReizaufnahme und InformationsübermittlungSinnesleistungen

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Hörfeld eines Guthörenden

Diagramm: Hörfeld eines Guthörenden mit den typischen Frequenz- und Laustärkebereichen für Sprache und Musik.Der Sprachbereich ist der Frequenz- und Lautstärkebereich, in dem sprachliche Kommunikation vorwiegend stattfindet. Innerhalb des Hörfeldes ist er als nierenförmiger Bereich (= Sprachniere) zu erkennen. In unserer Abbildung ist der Sprachbereich blau unterlegt. Hinweise und Ideen:Der beschreibende Vergleich der Diagramme des intakten und geminderten Gehörs ist als von den Schülern selbstständig zu lösende (Haus-) Aufgabe gut geeignet. Neben der praktischen Übung des schriftlichen Ausdrucks (Deutsch) kommen hier auch Grundfertigkeiten aus der Mathematik und Physik (Wie lese ich ein Diagramm) zum Tragen. Unterrichtsbezug:Hörschädigung/SchwerhörigkeitFunktionsweise des HörensSchall/Akustik

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Fünf Sinne anhand des menschlichen Kopfes

Grafik, beschriftet: Die fünf Sinne des Menschen.Mit den fünf Sinnesorganen Augen, Ohren, Nase, Zunge und Haut empfängt der Mensch Reize, übersetzt sie in elektrische Nervenimpulse.Die Nervenimpulse werden ans Gehirn weitergegeben, wo sie verarbeitet, eingeordnet und interpretiert werden.Hinweise und Ideen:Als Ausgangsgrafik geeignet. Wichtig ist der Hinweis, dass zum sichtbaren Organ auch noch Organe im Inneren gehören und dass zur Auswertung der Reize das Gehirn gehört. Unterrichtsbezug:Bau und Leistung eines SinnesorgansReizaufnahme und InformationsverarbeitungSinne erschließen die Umwelt

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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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