Entropiestrom

In den Physikbildungsstandards stehen folgende Kompetenzen:

Kompetenz Nr. 3:

Formalisierung und Mathematisierung in der Physik

Die Schülerinnen und Schüler können den funktionalen Zusammenhang zwischen physikalischen Größen erkennen, grafisch darstellen und Diagramme interpretieren und sie können funktionale Zusammenhänge selbstständig finden

Kompetenz Nr. 4:

Spezifisches Methodenrepertoire der Physik

Die Schülerinnen und Schüler können Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen untersuchen, Experimente selbstständig planen, durchführen, auswerten, grafisch veranschaulichen und einfache Fehlerbetrachtungen vornehmen. Sie können computerunterstützte Messwerterfassungs- und Auswertungssysteme im Praktikum selbstständig einsetzen.

Kompetenz Nr. 8:

Grundlegende physikalische Größen

Neben dynamischen Betrachtungsweisen ... können die Schülerinnen und Schüler mit weiteren grundlegenden physikalischen Größen umgehen: Inhalte: Entropie

Kompetenz Nr. 9:

Strukturen und Analogien

...Verständnis und Umgang mit

Strom, Antrieb (Ursache) und Widerstand

Versuchs-Material

• Notebook, Daten-Logger-Software, Datenlogger, Netzteil
• USB-Verbindungskabel, Temperatursensor, Spannungssensor, Metallklötze ...
• Peltier-Element [1]

Hypothese/Theorie → Vorhersage

Vor der Diskussion und Formulierung von Vorhersagen müssen wir uns ein Stück weit mit der Funktionweise eines Peltier-Element auseinander setzen.

[V.01]

Welcher Zusammenhang wird zwischen der Temperaturdifferenz und der Potenzialdifferenz an einem Peltier-Element erwartet?

[V.02]

Welcher Zusammenhang wird zwischen der Temperaturdifferenz und dem thermischen Energiestrom durch das Peltier-Element hindurch erwartet?

[V.03]

Welcher Zusammenhang wird zwischen der Temperaturdifferenz und dem Entropiestrom durch das Peltier-Element hindurch erwartet?

[V.04]

Welchen Entropiestrom erwartet man, wenn man dieses Entropiestrommessgerät zwischen zwei Metallklötze unterschiedlicher Temperatur legt?

[V.05]

Was erwartet man, wenn das Entropiestrommessgerät auf einen Styroporklotz legt und die Hand auflegt? Welchen Unterschied erwartet man, wenn die Styroporunterlage durch einen Aluklotz ersetzt wird?

Vorhersage → Experiment

• Installieren Sie das Notebook, den Datenlogger und die Daten-Logger-Software
• Überprüfen Sie Ihre Vorhersagen im Experiment

Reflexion

• Wie müsste man vorgehen, wenn man die Peltier-Temperatur-Messanordnung als Entropiestrommessgerät bei einem variablen Temperaturbereich verwenden will?

 Fremdes Angebot: [1] (öffnet in neuem Tab)... dieses Peltierelement stammt aus einer Jugend-Forscht-Arbeit . In dieser aktuell laufenden Arbeit sind die Schülerinnen und Schülern im Verein MiNe-MINT e.V. in Stuttgart auf dem Weg, ein handhabbares Entropiestrommessgerät zu bauen.

Download des gesamten Workshops 2

Workshop 2: Experiment - Messerfassung: Herunterladen [pdf] [1,2 MB]

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