Physik – Mechanik – Thermogenerator

Thermogenerator

Versuchsvideo (mit Ton)

Übungen

Übung 1

Übung 2

Für Lehrkräfte

Unterrichtsthema	Thermogenerator, Energieumwandlungen
Klassenstufen	9 bis 10
Wer experimentiert?	Schülerinnen und Schüler im Unterricht in Partner- oder Gruppenarbeit/Lehrkräfte zur Demonstration
Ziele und Kompetenzen	Die Schülerinnen und Schüler können: beschreiben, unter welchen Bedingungen ein Thermogenerator einen Elektromotor betreiben kann. beschreiben, dass ein Thermogenerator beim Vorliegen eines Temperaturunterschieds eine Spannung erzeugt.

Vorausgesetzte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler können elektrische Schaltungen sicher aufbauen. Ferner können die Schülerinnen und Schüler mit einem Voltmeter Spannungen messen.

Materialliste

je Versuchsgruppe:

• Stativ mit 2 Doppelmuffen und 2 Klammern
• Schutzhandschuhe
• Profilschiene mit Füßen
• 4 Experimentierkabel
• Heißes Wasser
• Kaltes Wasser mit Eiswürfel
• Bechergläser
• Elektromotor mit Propeller
• Thermogenerator
• Laborthermometer mit Messfühlern
• Raumthermometer

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Hinweise zur Vorbereitung

Der Versuch kann sowohl als Schüler- als auch als Demonstrationsexperiment durchgeführt werden. Die Lehrkraft sollte das Experiment mit den in der Schule vorhandenen Materialien vorab testen. 

Gegebenenfalls ist es sinnvoll, den Lernenden eine Anleitung zum Messen von Spannungen zur Verfügung zu stellen. Hier kann auch das Methodenvideo „Elektrische Spannung messen“ unterstützen.

Es gibt verschiedene Typen von Thermogeneratoren. Während der im Experimentalvideo genutzte Thermogenerator den Temperaturunterschied zur Raumtemperatur nutzt, gibt es auch Thermogeneratoren, die mit kaltem Wasser auf der einen und heißem Wasser auf der anderen Seite betrieben werden können. Passen Sie je nach dem vorhandenen Thermogenerator den Aufbau des Experiments an. Achten Sie darauf, dass die erzeugte Spannung zum Betrieb des Elektromotors ausreicht. Aufgrund der hohen Anzahl sollten die Materialien übersichtlich auf einem Rolltisch zur Verfügung gestellt werden.

Hinweise zur Durchführung im Unterricht

Achten Sie darauf, dass das Becherglas am Stativmaterial befestigt wird, sodass es nicht umkippen kann. Beim Experimentieren mit dem heißen Wasser sollten die Schutzhandschuhe benutzt werden.

Um kooperatives Lernen stärker zu fördern, kann das Experiment auch arbeitsteilig erarbeitet werden. Die Hälfte der Gruppen erhält kaltes Wasser mit Eiswürfeln, die andere Hälfte heißes Wasser. Nach der Durchführung werden die Gruppen im Sinne eines Gruppenpuzzles gemischt und stellen sich gegenseitig ihre Ergebnisse vor. Der Vorteil dieser Vorgehensweise ist, dass die beiden ursprünglichen Gruppen ohne die Beobachtungen der anderen Gruppe nicht zur korrekten Erklärung kommen werden. Daher herrscht zwischen den Gruppen eine positive Interdependenz.

Hinweise zur Auswertung

Zur Auswertung des Experiments kann die Protokollvorlage genutzt werden.

Sollte die Erarbeitung arbeitsteilig erfolgen, kann in der ersten Gruppenphase bereits das Versuchsprotokoll weitestgehend ausgefüllt werden. Lediglich die Beobachtung kann nur teilweise ausgefüllt werden. Im Rahmen der Besprechung in den neuen Gruppen kann dann die Beobachtung vervollständigt werden. Die Auswertung erfolgt anschließend gemeinsam.

 

Downloads

(jeweils editierbare Worddateien)

Autor: Dr. Alexander Küpper