Integralrechnung/Ober- und Untersumme und Energieumsatz bei chemischen Reaktionen/Experimente zu Energie bei chemischen Reaktionen: Unterschied zwischen den Seiten
An dieser Stelle erscheint nun eine Zusammenfassung des bisher Gelernten sinnvoll: <br>
{{Box|AUFGABEN zu den Experimenten|
{{Merke-M|
* Führe die drei Experimente durch und betrachte die Videos zu den Experimenten, die du nicht selber durchführen kannst.
# In einem Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm ist die während eines bestimmten Zeitintervalls zurückgelegte Strecke gleich dem Flächeninhalt innerhalb dieses Zeitintervalls, der zwischen dem Graphen der Funktion und der x-Achse liegt.
* Halte zu jedem Experiment die Überschrift und erst einmal Notizen über die Beobachtungen fest. Genauere Anweisungen gibt es beim jeweiligen Experiment.
# Bei einer konstanten Funktion (z.B. konstante Geschwindigkeit) entspricht der Flächeninhalt (zurückgelegter Weg) unter dem Graphen in einem beliebigen Intervall (Anfangs- und Endzeitpunkt) einfach dem Produkt aus der Intervalllänge (Zeitdauer) und dem konstanten Funktionswert (Geschwindigkeit).
* Als Hausaufgabe sollst du die Versuchsprotokolle im Heft erstellen. Vergiss die Gesamt-Überschrift nicht.
# Bei einer allgemeinen (auch nicht-konstanten) linearen Funktion entspricht der Flächeninhalt unter dem Graphen dem Mittelwert aus oberer und unterer Rechteckfläche. Dies gilt insbesondere auch für die konstante Funktion!
# Im Allgemeinen kann der Flächeninhalt unter dem Graphen einer beliebigen Funktion durch viele schmale Rechtecke in der Ober- und Untersumme angenähert werden. Dabei stellt wieder die Trapezsumme eine Verbesserung der Näherung dar.
'''''HINWEIS:''' Die Auswertung werden wir, nachdem wir die Theorie besprochen haben, gemeinsam durchführen und notieren. Lass daher einige Zeilen Platz für die Deutung nach Durchführung und Beobachtung.''|Üben}}
}}
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Wir haben bis jetzt schon eine grundlegende Idee der Flächenbestimmung unter den Graphen von Funktionen kennengelernt. Jedoch ergibt dieses Verfahren bis jetzt nur einen Näherungswert für den Flächeninhalt. <br>
{{Box|Kupfersulfat und Wasser|2=
{{Kasten_blau|
{{Sicherheitsinfo|Schutzbrille|GHSUmweltgefahr}}
Im Folgenden wird das Verfahren verbessert, der Flächeninhalt exakt bestimmt sowie das theoretische und praktische Fundament eines der in der gesamten Mathematik wichtigsten Verfahren verfestigt werden! <br>
Dazu wird immer wieder auf den Funktionsumfang der freien Software Geogebra zurückgegriffen werden.
ACHTUNG: {{wpde|Kupfersulfat|Kupfersulfat}} ist umweltgefährdend und darf deshalb nicht in den Abfluss! Hände nach dem Experiment waschen.'''</span>
}}
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'''Versuch 1:''' Erhitze in einem waagrecht eingespannten Reagenzglas etwas "blaues Kupfersulfat" (''= Kupfersulfat-Hydrat''). Beobachte die Farbe des Pulvers bzw. deren Veränderung und die Wand des Reagenzglases im nicht erhitzten Teil.
{{Aufgaben-M|3|
Mit Hilfe des folgenden interaktiven Java-Applets basierend auf Geogebra sollst Du einige wichtige Zusammenhänge nachvollziehen. <br>
'''Versuch 2:''' Versetze in einer kleinen Porzellanschale eine Spatelspitze weißes Kupfersulfat mit <u>wenigen</u> Wassertropfen aus der Plastikpipette und beobachte die Veränderung von Farbe und Temperatur!
Gezeigt ist der Graph der Funktion <math>f(x) = \frac{1}{100} \cdot x^3 + \frac{1}{50} \cdot x^2 - \frac{7}{10} \cdot x + 5</math> mit den Rechteckflächen der Ober- und Untersumme in einem Intervall [a;b].
'''Aufräumen:''' Gib das erhitzte bzw. mit Wasser versetzte Kupfersulfat jeweils in das passende Behältnis und "lege" wieder alle Geräte zurück. Ein Auswaschen ist nicht notwendig. Es reicht die Reste aus zu schütten/klopfen/kratzen.
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|3=Experimentieren}}
# Verschiebe abwechselnd die Intervallgrenzen a und b (blaue Punkte auf der x-Achse) mit der Maus nach rechts und links. Beschreibe wie die Rechteckflächen der Ober- und Untersumme auf die Verschiebung der Intervallgrenzen reagieren. Was geschieht mit den Werten O, U, M und der Differenz?
# Variiere jetzt die Anzahl <math>n</math> der Rechtecke durch Betätigung des Schiebereglers. Was passiert nun mit den Werten O, U, M und der Differenz? Wie und warum wird durch die Variation von <math>n</math> die Fläche unter der Kurve durch die Rechteckflächen besser oder schlechter beschrieben?
# Gelten die Ergebnisse von 1. und 2. auch für andere (beliebige) Intervalle [a, b]? Überprüfe dies durch Verändern der Intervallgrenzen sowie der Anzahl <math>n</math> der Rechtecke.
{{Sicherheitsinfo|Schutzbrille}}
# Wie groß müsste <math>n</math> sein, damit kein Unterschied zwischen O, U und der Fläche unter dem Graphen von <math>f</math> mehr zu erwarten wäre?
Du sollst in diesem Experiment vergleichen, wie heftig die Reaktion verschiedener Metalle beim Verbrennen ist.
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<div align="center">
Dazu soll das Metallpulver in die Bunsenbrennerflamme gepustet werden. Gehe jeweils so vor:
* Entzünde beim ersten Man den Bunsenbrenner. bzw. öffne die Luftzufuhr, damit du eine rauschende Flamme hast.
</div>
* Nimm etwas Pulver eines der Metalle in das kürzere abgeknickte Ende des Strohhalm auf.
* Umschließe mit der Hand die andere Öffnung des Strohhalms, so dass du durch deine Hand in den Strohhalm pusten kannst.
* Richte die untere Öffnung des Strohhalms auf die Flamme. Puste dann das Metallpulver in die Flamme und beobachte die Heftigkeit der Reaktion. <span style="color:#ff0000">'''Es darf niemand "hinter" der Flamme stehen, so dass du ihn anpustest!'''</span>
'''Für jedes Metall sollte ein eigener Strohhalm vorhanden sein! Bitte geht sparsam mit dem Material um. Das Metallpulver ist nicht so sehr billig! ''Pro Metall sollten zwei Versuche mit kleinen Mengen reichen!'''''
'''Aufräumen:''' Kehrt den Bereich des Experimentes, damit kein Metallpulver mehr herumliegt. Schaltet den Bunsenbrenner ganz aus, wenn keine Gruppe direkt nach euch dran ist.
|3=Experimentieren}}
{{Box|Vergleich der Reaktion verschiedener Metalle mit Schwefel|2=
Schau dir die folgenden Experimente an, bei denen Schwefel mit verschiedenen Metallen reagiert.
Du findest auf den verlinkten Seiten jeweils den Film sowie noch einmal Bilder aus dem Film, wo die wichtigsten Momente noch einmal festgehalten sind. Es lohnt sich meist die Filme größere anzuschauen und auch die Bilder darunter noch einmal zu betrachten und die Erklärungen durchzulesen.
2=Betrachte dir dieses Video, in dem man eine Kettenreaktion beobachten kann. {{Video}}{{#ev:youtube|FQGtpo2IUxA}}
'''Überlege dir dazu folgendes und notiere es:'''
* Wenn man das Verbrennen aller Streichhölzer von weit entfernt betrachten würde, kann man nicht die einzelnen Streichhölzer erkennen. Man könnte den Vorgang dann als eine chemische Reaktion betrachten. Ist diese Reaktion dann exotherm oder endotherm.
* Welche Bedeutung hat das Entzünden des ersten Streichholzes? Wie trägt das Entzünden jedes einzelnen Streichholzes zur Fortsetzung der "Reaktion" bei?|3=Experimentieren}}
{{Box|Titel|2=
{{Sicherheitsinfo|Schutzbrille}}
[[Datei:Verbrennung eines Zuckerwürfels_.png|right|300px]]
Nimm eines der frischen Würfelzuckerstückchen.
'''Versuch 1:''' Nutze den kleinen Gasbrenner und versuche den Zucker auf der unbrennbaren Unterfläche zu entzünden, indem du ihn stark erhitzt.
'''Versuch 2:''' Gib nun etwas von der Asche auf das Zuckerstücken und versuche erneut den Zucker entzünden. Es sollte kein Haufen Asche sein, sondern dünn über die Zuckeroberfläche verteilt werden.
Ein ähnliches Experiment kannst du dir {{Video}} [http://www.youtube.com/watch?v=wsua-LVPTQA hier] ansehen. Das solltest du auch tun, da man hier noch besser die Wirkung der Asche beobachten kann.
|3=Experimentieren}}
[[Kategorie:Energie]]
[[Kategorie:Chemie-Experiment]]
[[Kategorie:Chemie]]
Version vom 23. April 2022, 14:37 Uhr
AUFGABEN zu den Experimenten
Führe die drei Experimente durch und betrachte die Videos zu den Experimenten, die du nicht selber durchführen kannst.
Halte zu jedem Experiment die Überschrift und erst einmal Notizen über die Beobachtungen fest. Genauere Anweisungen gibt es beim jeweiligen Experiment.
Als Hausaufgabe sollst du die Versuchsprotokolle im Heft erstellen. Vergiss die Gesamt-Überschrift nicht.
HINWEIS: Die Auswertung werden wir, nachdem wir die Theorie besprochen haben, gemeinsam durchführen und notieren. Lass daher einige Zeilen Platz für die Deutung nach Durchführung und Beobachtung.
ACHTUNG! Es werden Gewässer gefährdende Stoffe genutzt. Nicht in den Ausguss gießen!!
ACHTUNG: Kupfersulfat ist umweltgefährdend und darf deshalb nicht in den Abfluss! Hände nach dem Experiment waschen.
Versuch 1: Erhitze in einem waagrecht eingespannten Reagenzglas etwas "blaues Kupfersulfat" (= Kupfersulfat-Hydrat). Beobachte die Farbe des Pulvers bzw. deren Veränderung und die Wand des Reagenzglases im nicht erhitzten Teil.
Versuch 2: Versetze in einer kleinen Porzellanschale eine Spatelspitze weißes Kupfersulfat mit wenigen Wassertropfen aus der Plastikpipette und beobachte die Veränderung von Farbe und Temperatur!
Nutze die aufgebauten Geräte.
Aufräumen: Gib das erhitzte bzw. mit Wasser versetzte Kupfersulfat jeweils in das passende Behältnis und "lege" wieder alle Geräte zurück. Ein Auswaschen ist nicht notwendig. Es reicht die Reste aus zu schütten/klopfen/kratzen.
Du sollst in diesem Experiment vergleichen, wie heftig die Reaktion verschiedener Metalle beim Verbrennen ist.
Dazu soll das Metallpulver in die Bunsenbrennerflamme gepustet werden. Gehe jeweils so vor:
Entzünde beim ersten Man den Bunsenbrenner. bzw. öffne die Luftzufuhr, damit du eine rauschende Flamme hast.
Nimm etwas Pulver eines der Metalle in das kürzere abgeknickte Ende des Strohhalm auf.
Umschließe mit der Hand die andere Öffnung des Strohhalms, so dass du durch deine Hand in den Strohhalm pusten kannst.
Richte die untere Öffnung des Strohhalms auf die Flamme. Puste dann das Metallpulver in die Flamme und beobachte die Heftigkeit der Reaktion. Es darf niemand "hinter" der Flamme stehen, so dass du ihn anpustest!
Für jedes Metall sollte ein eigener Strohhalm vorhanden sein! Bitte geht sparsam mit dem Material um. Das Metallpulver ist nicht so sehr billig! Pro Metall sollten zwei Versuche mit kleinen Mengen reichen!
Aufräumen: Kehrt den Bereich des Experimentes, damit kein Metallpulver mehr herumliegt. Schaltet den Bunsenbrenner ganz aus, wenn keine Gruppe direkt nach euch dran ist.
Vergleich der Reaktion verschiedener Metalle mit Schwefel
Schau dir die folgenden Experimente an, bei denen Schwefel mit verschiedenen Metallen reagiert.
Du findest auf den verlinkten Seiten jeweils den Film sowie noch einmal Bilder aus dem Film, wo die wichtigsten Momente noch einmal festgehalten sind. Es lohnt sich meist die Filme größere anzuschauen und auch die Bilder darunter noch einmal zu betrachten und die Erklärungen durchzulesen.
Wenn man das Verbrennen aller Streichhölzer von weit entfernt betrachten würde, kann man nicht die einzelnen Streichhölzer erkennen. Man könnte den Vorgang dann als eine chemische Reaktion betrachten. Ist diese Reaktion dann exotherm oder endotherm.
Welche Bedeutung hat das Entzünden des ersten Streichholzes? Wie trägt das Entzünden jedes einzelnen Streichholzes zur Fortsetzung der "Reaktion" bei?
Versuch 1: Nutze den kleinen Gasbrenner und versuche den Zucker auf der unbrennbaren Unterfläche zu entzünden, indem du ihn stark erhitzt.
Versuch 2: Gib nun etwas von der Asche auf das Zuckerstücken und versuche erneut den Zucker entzünden. Es sollte kein Haufen Asche sein, sondern dünn über die Zuckeroberfläche verteilt werden.
Ein ähnliches Experiment kannst du dir Vorlage:Videohier ansehen. Das solltest du auch tun, da man hier noch besser die Wirkung der Asche beobachten kann.
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ist umweltgefährdend und darf deshalb nicht in den Abfluss! Hände nach dem Experiment waschen.
