Regensburg 1998 – wissenschaftliches Programm

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DD: Didaktik der Physik

DD 13: Umweltphysik u.a.

DD 13.3: Vortrag

Donnerstag, 26. März 1998, 12:20–12:35, H 5

Thermodynamische Kreisprozesse und Heißluftmotor — •Frank Knape — Lily-Braun Oberschule (Gymnasium), Berlin

In der Mittelstufe bleiben den Schülern die prinzipiellen Ursachen für die Begrenztheit des Wirkungsgrades von Wärmekraftmaschinen zwangsläufig verborgen. Im Verständnis der Schüler werden hierfür nur technische Unzulänglichkeiten der Maschinen verantwortlich gemacht. In der Oberstufe muß diesen Vorstellungen durch die Behandlung von Kreisprozessen begegnet werden. In Lehrplänen wird die Behandlung des Heißluftmotors angeregt, um einen an Erfahrungen orientierten Zugang zum 2. Hauptsatz und einen Anwendungsbezug zum Energiesatz zu ermöglichen. In der hier vorgestellten Unterrichtseinheit wird in Verbindung mit zunehmend realistischeren Modellbildern bis hin zum tatsächlich zu untersuchenden Heißluftmotor der Stirling-Prozeß fortschreitend differenziert betrachtet. Im Hinblick auf die mathematischen Voraussetzungen eignet sich der Stirling-Prozeß dabei eher für eine problemorientierte Erarbeitung als der Carnot-Prozeß. In diesem Zusammenhang führten die Schüler praktikumsorientiert und in Gruppenarbeit quantitative Experimente mit einem Heißluftmotor durch. Dabei wurden auch die Funktionsweisen von Wärmepumpe und Kältemaschine experimentell verdeutlicht. Probleme und Erfahrungen werden diskutiert.