Wärmeenergie

Apparat zum mechanischen Wärmeäquivalent

Funktion und Verwendung Zur quantitativen Bestimmung von Reibungswärmen.

Erwärmen verschiedener Flüssigkeiten

Prinzip Die Abhängigkeit der Erwärmung einer Flüssigkeit von ihrer spezifischen Wärmekapazität soll hier erarbeitet werden. In den Versuchsreihen sind die Massen der Flüssigkeiten und die Heizleistung gleich, so dass die spez. Wärmekapazitäten zwar nicht absolut, aber im Verhältnis zum Wasser angegeben werden können. Die Flüssigkeiten werden mit einer Heizwendel erwärmt, um sicherzustellen, dass alle Versuchsreihen mit der gleichen Heizleistung durchgeführt werden. Würde als Heizung ein Butanbrenner mit gleich bleibender Flamme verwendet, so wäre diese Bedingung nur ungenügend erfüllt, da auch die Temperaturen von z.B. Stativring, Drahtnetzunterlage und Becherglas Einfluss auf das Messergebnis haben. Vorteile • Eigener Aufbau eines Kalorimeters vertieft das Verständnis • Schülergerechte Anleitungen inklusive Protokollfragen

Erwärmen verschiedener Wassermengen

Prinzip Verschiedene Wassermengen werden mit einer Heizwendel in einem Kalorimeter erhitzt. Die gewählten Wassermengen sind auf die Größe des Kalorimeters abgestimmt (100 ml, 150 ml, 200 ml) und stehen in einfachen Verhältnissen zueinander, so dass offensichtlich wird: Je mehr Wasser, desto länger muss geheizt werden, bzw. bei gleicher Heizenergie ist die Temperaturerhöhung umgekehrt proportional zur Wassermenge. Das Wasser wird mit einer Heizwendel erwärmt, um sicherzustellen, dass alle drei Versuchsreihen mit der gleichen Heizleistung durchgeführt werden. Wird als Heizung ein Butanbrenner mit gleich bleibender Flamme verwendet, so ist diese Bedingung nur ungenügend erfüllt, da auch die Temperaturen von z.B. Stativring, Drahtnetzunterlage und Becherglas Einfluss auf das Messergebnis haben.   Vorteile • Eigener Aufbau eines Kalorimeters vertieft das Verständnis • Schülergerechte Anleitungen inklusive Protokollfragen

Erwärmen von verschiedenen Flüssigkeiten mit Cobra SMARTsense

Prinzip Die Aufnahmen von thermischer Energie ist abhängig von der spezifischen Wärmekapazität eines Stoffes. Somit braucht bei gleicher Energiezufuhr pro Zeit (Heizleistung) ein Stoff mit höherer Wärmekapazität bei gleicher Stoffmenge eine größere Zeit um eine bestimmte Temperatur zu erreichen. Vorteile • Besonders verständliche und didaktisch aufbereitete Versuchsbeschreibung (Alltagsbezug etc.) inkl. Protokollfragen • Zukunftsorientiert unterrichten: Einbindung in den digitalen naturwissenschaftlichen Unterricht mit Tablets • Erhöhte Motivation bei Schüler/innen durch Nutzung der intuitven measureAPP • Steigerung der Medienkompetenz Aufgaben Die Schüler erwärmen jeweils 100 g und 100 ml von Wasser und Glyzerin mit einer elektrischen Heizwendel und messen die Temperaturerhöhung in Abhängigkeit von der Zeit. Lernziele Die Schüler analysieren den Erwärmungsvorgang von Glyzerin im Vergleich mit Wasser.

Erwärmen von Wasser mit Cobra SMARTsense

Prinzip Die Wärme als innere Energie einer Stoffmenge kann durch die Einwirkung einer Leistung über einen bestimmten Zeitraum verändert werden. Diese Energie kann vereinfacht als Produkt aus Stoffmenge und Temperatur verstanden werden. Also ist der Zusammenhang zwischen Dauer eines Erwährmungsvorgang proportional zur erwärmten Stoffmenge, wenn die zugeführte Leistung und die Temperaturdifferenz gleich ist. Vorteile • Besonders verständliche und didaktisch aufbereitete Versuchsbeschreibung (Alltagsbezug etc.) inkl. Protokollfragen • Zukunftsorientiert unterrichten: Einbindung in den digitalen naturwissenschaftlichen Unterricht mit Tablets • Erhöhte Motivation bei Schüler/innen durch Nutzung der intuitiven measureAPP • Steigerung der Medienkompetenz

Handkurbel

Kunststoffreibband

Funktion und Verwendung Zubehör zu Experimenten zur Reibungswärme.

Mischungstemperatur

Prinzip Verschiedene Mengen von heißem und kaltem Wasser werden miteinander gemischt. Dabei wird stets heißes Wasser in ein Kalorimeter mit kaltem Wasser (Raumtemperatur) gegossen. Das hat folgende Vorteile: Das kalte Wasser definiert die Temperatur des Kalorimeters, und durch das Zugießen des heißen Wassers ist die Mischungstemperatur eindeutig der größte Wert, der sich einstellt. Das Entstehen der Mischungstemperatur wird zuerst qualitativ erklärt. In der Zusatzaufgabe ist die Gleichung für die Mischungstemperatur angegeben. Durch Vergleich von berechneten und gemessenen Werten zeigt sich, dass die Wärmekapazität des Kalorimeters noch berücksichtigt werden müsste. Vorteile • Echtes Stativmaterial für besonders stabilen und damit sicheren Aufbau • Eigener Aufbau eines Kalorimeters vertieft das Verständnis • RiSU-konformer Bunsenbrenner im Zubehör erhältlich • Schülergerechte Anleitungen inklusive Protokollfragen

Reibungswalze Al, m = 0,39 kg

Funktion und Verwendung Material zur Reibungswärme.

Reibungswalze CuZn, m = 0,64 kg

Funktion und Verwendung Material zur Reibungswärme.

Reibungswalze CuZn, m = 1,28 kg

Funktion und Verwendung Material zur Reibungswärme.

Set Schülerversuche Wärme 1 für 21 Versuche, TESS advanced Physik WE-1

Funktion und Verwendung Grundgeräteset zur Durchführung von 21 Schülerversuchen zu den Themen: • Thermisches Gleichgewicht und Temperaturmessung (3 Versuche) • Wärmeausdehnung (4 Versuche) • Wärmetransport (2 Versuche) • Wärme und innere Energie (4 Versuche) • Aggregatzustände (5 Versuche) • Lösungen (3 Versuche) Vorteile • Vollständiges Geräteset: Einfache Durchführung der Experimente • Stabile Aufbewahrung: Langlebig, gut zu lagern (stapelbar), schnelle Kontrolle auf Vollständigkeit (Schaumstoffeinsatz) • Experimentierliteratur für Schüler und Lehrer erhältlich: Minimale Vorbereitungszeit • Abgestimmt auf die Bildungspläne: Alle Themenbereiche abgedeckt • Einfaches Lehren und effizientes Lernen durch die als QR-Code beigelegten digitalen Versuchsbeschreibungen