Energieumsatz bei chemischen Reaktionen/Energie aus physikalischer Sicht für Chemiker und Die Winkelhalbierende: Unterschied zwischen den Seiten

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'''Energie''' (aus dem altgriechischen: ἐν ''en'' „innen“ und ἔργον ''ergon'' „Wirken“) ist eine der fundamentalen Größen in der Physik. Die SI-Einheit ist ''Joule''. Energie ist eine Größe, die in einem abgeschlossenen System immer gleich bleibt.
{{Navigation verstecken|{{Winkelhalbierende}}|Lernschritte einblenden|Lernschritte ausblenden}}
__NOTOC__
==<u>Materialien:</u>==
*{{pdf|AB1_Winkelhalbierende.pdf |Arbeitsblatt zur Winkelhalbierenden}} und
*[[Bild:Tonpapier.png|30px]] orange-farbenes gleichschenkliges Dreieck (Tonpapier)


{{Box|DEFINITION Energierhaltungssatz|In einem abgeschlossenen System bleibt die Energie immer konstant. Energieformen werden daher nur ineinander umgewandelt. Es geht keine Energie verloren oder wird erzeugt.
=Die Winkelhalbierende =
:''Praktisch ist ein solches abgeschlossenes System nicht wirklich zu realisieren, denn meist geht Energie in Form von Wärme verloren!''|3=Hervorhebung1
}}


Vereinfacht wird Energie oft definiert als die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten.
<div class="grid">
 
<div class="width-1-3">[[Bild:Maxmoritz.jpg|150 px|left]]</div>
{{Box|Beispiele für Arbeit|2=
<div class="width-1-3">
* '''Hubarbeit''' - es erfodert Arbeit, einen Gegenstand um eine bestimmte Höhe anzuheben.
''Max und Moritz - welch' zwei Knaben,''<br>
* '''Spannarbeit''' - es erfordert Arbeit eine zunächst ungespannte Feder um eine bestimmte Strecke verlängern.  
''die sich sehr an Scherzen laben,''<br>
* '''Beschleunigungsarbeit''' - es erfodert auch Arbeit einen Gegenstand, der in Ruhe ist (sich also nicht bewegt) auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu beschleunigen,
''sind an ihrem Lieblingsort,''<br>
* '''Kompressionsarbeit''' - damit bezeichnet man die Arbeit, die an einem Gas verrichtet werden muss, um es zu verdichten (zusammenzudrücken).|3=Hervorhebung1}}
''ganz weit von den Eltern fort.''<br>
''Im Dachgeschoss, das ich da mein',''<br>
''fehlt der rechte Lichterschein.''<br>
''Sie beschließen ganz geschwind, ''<br>
''weil sie so geschickt doch sind ''<br>
''mitten in des Daches Gängen ''<br>
''soll die große Lampe hängen.''<br>
</div>
<div class="width-1-3">'''Haus von Max und Moritz <br>mit zwei gleichgeneigten Dachflächen'''<br>
[[Bild:Hausdach.jpg|250px|middle]]
</div>
</div>


Man kann auch anders sagen, muss braucht Energie, um die Arbeit zu verrichten. Das ist die '''Elektrische Energie''', die ein Motor einer Seilwinde braucht, um etwas anzuheben. Um das Auto zu beschleunigen, braucht der Motor des Autos Energie, die ihm mit dem '''Benzin als Chemische Energie''' zugeführt wird. Und das ich Luft, die in einer Spritze eingeschlossen ist, zusammendrücken kann ist möglich, da ich meinem Körper '''Energie in Form von Nahrung''' zugeführt habe.




{{Box|1=Aufgabe|2=
<div class="grid">
<div class="grid">
<div class="width-1-2">Das Besondere ist nun, dass man durch Arbeit Energie in verschiedene Formen bringen kann. So wird beim Anheben eines Gegenstandes die Elektrische Energie, die der Motor nutzt, in '''Potentielle Energie''' (= Lage-Energie) umgewandelt. Diese Lage-Energie könnte genutzt werden, um zum Beispiel an dem Gegenstand eine Schnur zu befestigen und etwas anderes anzuheben, also Hubarbeit zu leisten, oder damit einen Dynamo anzutreiben, der Strom, also elektrische Energie erzeugen kann.
<div class="width-5-6">
 
# Nimm das [[Bild:Tonpapier.png|20px]] orange-farbene gleichschenklige Dreieck aus Tonpapier zur Hand, das das Dach des Hauses darstellen soll. Wie erhält man experimentell die Position des Lampenseils (beliebige Länge) und der Lampe? Zeichne das Seil und die Lampe auf dem Tonpapier ein!
Ähnliches passiert zum Beispiel bei Wasserkraftwerken. Die Lageenergie des aufgestauten Wassers ermöglicht es, das Wasser durch Turbinen laufen zu lassen. Das sich bewegende Wasser hat Bewegungsenergie, die bewirkt, dass sich die Turbinen drehen und dann damit Strom erzeugt werden kann.  
# Überlege Dir zusammen mit Deinem/r NachbarIn welche Schritte notwendig sind, um das Seil der Lampe zu konstruieren. Zeichne die beiden sich schneidenden Dachflächen auf ein Blatt und konstruiere das Seil! Notiere daneben die einzelnen Schritte die notwendig sind!<br>
# Überprüfe Deine Konstruktionsschritte mit der folgenden Animation der Konstruktion der '''[http://www.hirnwindungen.de/wunderland/grundkons/winkelhalb.html Winkelhalbierenden]'''!</div>
<div class="width-1-6">[[Bild:Tonpapier.png|250px|middle]]</div>
</div>
</div>
<div class="width-1-2">
|3=Arbeitsmethode}}
[[Datei:ThreeGorgesDam-China2009.jpg]]


''Der Drei-Schluchten-Staudamm in China''
</div>
</div>




{{Box|AUFGABE 1 - Umwandlung von Energie bei einem Skater|2=
== Was ist eine Winkelhalbierende? ==
Am Beispiel eines Skaters kann du sehen, wie verschiedene Energiearten ineinander umgewandelt werden können. Schalte dazu entweder das Kuchen- oder das Balkendiagramm an.
Das Seil, an dem die Lampe aufgehängt ist, halbiert den Winkel der beiden Dachflächen. Aufgrund welcher geometrischen Eigenschaft der Winkelhalbierenden konntest Du das Seil konstruieren?
{|
|{{blau |
<font>'''Definition der Winkelhalbierenden'''</font><br>
----
Sei ein Winkel &alpha; gegeben mit den beiden Halbgerade g und h als Schenkel. <br>Die Symmetrieachse der beiden Halbgeraden g und h  heißt '''Winkelhalbierende w''' des Winkels &alpha;.}}
| width="30px" |
| <span> </span>
<span></span><div id="ggbContainerbedc1ae378931e8a038f0af65ba45396"></div><span></span>
|}


<iframe src="https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-skate-park-basics/latest/energy-skate-park-basics_de.html" width="800" height="600" scrolling="no" allowfullscreen></iframe>
'''Notiere auf dem Arbeitsblatt:'''
# Übertrage die Definition der Winkelhalbierenden auf Dein Arbeitsblatt!
<br>
<br>


'''Aufträge:'''
== Konstruktion der Winkelhalbierenden ==
* Welche Energiearten kommen hier vor?
{{Box|1=Aufgabe - Konstruktionsschritte|2=
* Nenne ein oder zwei Beispiele, wie hier Energieformen ineinander umgewandelt werden!
# Konstruiere mit Zirkel und Lineal die Winkelhalbierende auf Deinem Arbeitsblatt!
* In der zweiten Simulation (Reibung) scheint es so, dass Energie verloren geht. Wo geht die Lage bzw. Bewegungs-Energie hin?
# Notiere die besprochenen '''{{pdf|Konstruktion_Winkelhalbierenden.pdf|Konstruktionsschritte}}''' auf Dein Arbeitsblatt!
|3=Üben}}
|3=Arbeitsmethode}}


== Arten von Energie ==
{{Box|1=Aufgabe - Konstruktion mit Geogebra|2=
Nach einigen Beispielen für verschiedene Arten von Energie hier eine komplette Übersicht mit Beispiel, wo diese Energiearten vorkommen.
'''Auch am Computer kann man eine Winkelhalbierende konstruieren!''' <br><br>
'''Arbeitsauftrag:'''
# Speichere folgende '''{{Ggb|Hausdach2.ggb|GeoGebra-Datei}}''' in Deinem Ordner ab und konstruiere mit Geogebra die Winkelhalbierende!
# Orientiere Dich dabei an den Konstruktionsschritten auf dem Arbeitsblatt!<br>
|3=Arbeitsmethode}}




[[Datei:Physikalische_Energieformen.svg]]
== Quiz zur Winkelhalbierenden ==
 
 
{{Box|AUFGABE 2 - Umwandlung von Energie in verschiedenen Arten von Kraftwerken|2=
<div class="grid">
<div class="width-1-2">
In dem Bild rechts findest du typische Vorgänge, bei denen in Kraftwerken Energiearten ineineander umgewandelt werden. Drucke dir das Bild aus und markiere in der Zeichnung folgendes farbig:
* Energiearten - '''blau'''
* Die Maschinen, in denen die Umwandlung geschieht - '''gelb'''
* Die Vorgänge bei denen die Umgang geschieht - '''rot'''
 
{{Lösung versteckt|{{Box|LÖSUNG - Aufgabe 2|2=
[[Datei:Kraftwerkstypen.svg]]|3=Lösung}}}}
</div>
<div class="width-1-2">
[[Datei:Kraftwerkstypen-Aufgabe.svg]]
</div>
</div>
|3=Üben}}


{{Box|1=Quiz zur Winkelhalbierenden|2='''Sind die Aussagen wahr oder falsch?''' Beantworte folgende '''[http://inmare.cspsx.de/quiz_wh4.htm Quizfragen]'''.|3=Üben}} 


{{Box|VIDEO - Was ist Energie?|2=
== Vertiefung bzw. Wiederholung ==
In einem Video von 15 min. erklärt Prof. Lesch noch einmal, was man sich unter Energie vorstellen kann.
* [https://www.br.de/fernsehen/ard-alpha/sendungen/alpha-centauri/alpha-centauri-energie-2002_x100.html alpha-Centauri - Was ist Energie?]
|3=Hervorhebung1}}


Da es auf dieser Seite nur um einen Abstecher in die Physik ging, um ausreichend Wissen für die Betrachtung der Energie bei chemischen Reaktionen zu haben, machen wir an dieser Stelle Schluss. Im Physik-Untericht wirst du dich noch genauer damit beschäftigen. Es folgen nun ein paar Interaktive Quizze, dait du testen kannst, ob du alels soweit verstanden hast.
''Nachdem nun die Lampe angebracht,''<br>
''wird noch kein Mittagsschlaf gemacht.''<br>
''Max und Moritz schleppen an,''<br>
''drei Teppiche mit Lust und Fun.''<br>
''Diese drei sind rund nicht eckig,''<br>
''und ganz arg bunt und gar nicht fleckig.''<br>
''Für Erwachsene was für ein Kraus,''<br>
''Max rollt alle drei so aus,''<br>
''dass sie sich an beiden Wänden,''<br>
''jeweils mit ihren Kreisrändern befänden.''<br>


Wir fassen aber noch einmal die einfachen Definition von drei Begriffen zusammen, zu Energie und Arbeit noch den Begriff Leistung.
<span> </span>


{{Box|DEFINITIONEN Energie, Arbeit, Leistung |2=
<span></span><div id="ggbContainer61e39ad1188f04bcabed8f30a3a9e888"></div><span></span>
* '''Energie''' ist die Fähigkeit Arbeit zu leisten
<br>
* '''Arbeit''' ist Energie, die umgesetzt wird
{{Box|1=Aufgabe|2=
* '''Leistung''' ist die Menge an Arbeit, die pro Zeit geleistet wird
# Positioniere die drei unterschiedlich großen Teppiche in obiger Abbildung so, dass sie die Wände berühren!
|3=Merksatz}}
# Betrachte die Mittelpunkte der Teppiche! Welche besondere Lage haben die Mittelpunkte der drei kreisförmigen Teppiche?
# Konstruiere in der Geogebra-App eine Halbgerade, auf der alle Mittelpunkte von runden Teppichen liegen, die beide Wände berühren!<ggb_applet height="500" width="800" showMenuBar="true" showResetIcon="true" framePossible="false" enableRightClick="false" filename="Hausdach2.ggb" />
|3=Arbeitsmethode}}
<br>
<br>


== Gemischte Übungen ==
== Weitere Aufgaben und Hausaufgabe ==
Schmid A., Weidig I. (Hrsg.): Lambacher Schweizer 7, Mathematik für Gymnasien, Stuttgart 2005:<br>
'''S. 18 / Nr. 3, 5''' und ''' S. 19 / 7'''
<br>
<br>


{{Box|AUFGABE 3 - Anwendung der Begriffe Energie, Arbeit und Leistung|
Halte die Defintionen für Energie, Arbeit und Leistung im Heft fest. Fülle anschließend den Lückentext aus, um zu kontrollieren, ob die die Begriffe richtig verstanden hast.


<iframe src="https://h5p.org/h5p/embed/142709" width="1090" height="587" frameborder="0" allowfullscreen="allowfullscreen"></iframe><script src="https://h5p.org/sites/all/modules/h5p/library/js/h5p-resizer.js" charset="UTF-8"></script>
|3=Üben}}


{{Box|AUFGABE 3 - Anwendung der Begriffe Energie, Arbeit und Leistung|
<div align="center"><font><b>''Dies nun war der erste Streich und der zweite folgt zugleich!''</b></font></div>
Halte die Defintionen für Energie, Arbeit und Leistung im Heft fest. Fülle anschließend den Lückentext aus, um zu kontrollieren, ob die die Begriffe richtig verstanden hast.|3=Üben}}
<br>
{{Weiter|Die_Mittelsenkrechte|Die Mittelsenkrechte}}


<iframe src="https://h5p.org/h5p/embed/142709" width="1090" height="587" frameborder="0" allowfullscreen="allowfullscreen"></iframe><script src="https://h5p.org/sites/all/modules/h5p/library/js/h5p-resizer.js" charset="UTF-8"></script>
{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
[[Kategorie:Energie]]
[[Kategorie:Mathematik]]
[[Kategorie:Arbeit]]
[[Kategorie:Sekundarstufe 1]]
[[Kategorie:Geometrie]]
[[Kategorie:Lernpfad]]
[[Kategorie:GeoGebra]]
[[Kategorie:Mathematik-digital]]
[[Kategorie:ZUM2Edutags]]
<metakeywords>ZUM2Edutags,ZUM-Wiki,Mathematik-digital,Die Winkelhalbierende,Winkelhalbierende,Lernpfad,Mathematik,7. Klasse</metakeywords>

Version vom 23. Oktober 2018, 08:28 Uhr

Materialien:

Die Winkelhalbierende

Maxmoritz.jpg
Max und Moritz - welch' zwei Knaben,
die sich sehr an Scherzen laben,
sind an ihrem Lieblingsort,
ganz weit von den Eltern fort.
Im Dachgeschoss, das ich da mein',
fehlt der rechte Lichterschein.
Sie beschließen ganz geschwind,
weil sie so geschickt doch sind
mitten in des Daches Gängen
soll die große Lampe hängen.
Haus von Max und Moritz
mit zwei gleichgeneigten Dachflächen

Hausdach.jpg



Aufgabe
  1. Nimm das Tonpapier.png orange-farbene gleichschenklige Dreieck aus Tonpapier zur Hand, das das Dach des Hauses darstellen soll. Wie erhält man experimentell die Position des Lampenseils (beliebige Länge) und der Lampe? Zeichne das Seil und die Lampe auf dem Tonpapier ein!
  2. Überlege Dir zusammen mit Deinem/r NachbarIn welche Schritte notwendig sind, um das Seil der Lampe zu konstruieren. Zeichne die beiden sich schneidenden Dachflächen auf ein Blatt und konstruiere das Seil! Notiere daneben die einzelnen Schritte die notwendig sind!
  3. Überprüfe Deine Konstruktionsschritte mit der folgenden Animation der Konstruktion der Winkelhalbierenden!
Tonpapier.png


Was ist eine Winkelhalbierende?

Das Seil, an dem die Lampe aufgehängt ist, halbiert den Winkel der beiden Dachflächen. Aufgrund welcher geometrischen Eigenschaft der Winkelhalbierenden konntest Du das Seil konstruieren?

Definition der Winkelhalbierenden


Sei ein Winkel α gegeben mit den beiden Halbgerade g und h als Schenkel.
Die Symmetrieachse der beiden Halbgeraden g und h heißt Winkelhalbierende w des Winkels α.

Notiere auf dem Arbeitsblatt:

  1. Übertrage die Definition der Winkelhalbierenden auf Dein Arbeitsblatt!



Konstruktion der Winkelhalbierenden

Aufgabe - Konstruktionsschritte
  1. Konstruiere mit Zirkel und Lineal die Winkelhalbierende auf Deinem Arbeitsblatt!
  2. Notiere die besprochenen Pdf20.gif Konstruktionsschritte auf Dein Arbeitsblatt!


Aufgabe - Konstruktion mit Geogebra

Auch am Computer kann man eine Winkelhalbierende konstruieren!

Arbeitsauftrag:

  1. Speichere folgende Geogebra.svg GeoGebra-Datei in Deinem Ordner ab und konstruiere mit Geogebra die Winkelhalbierende!
  2. Orientiere Dich dabei an den Konstruktionsschritten auf dem Arbeitsblatt!


Quiz zur Winkelhalbierenden

Quiz zur Winkelhalbierenden
Sind die Aussagen wahr oder falsch? Beantworte folgende Quizfragen.

Vertiefung bzw. Wiederholung

Nachdem nun die Lampe angebracht,
wird noch kein Mittagsschlaf gemacht.
Max und Moritz schleppen an,
drei Teppiche mit Lust und Fun.
Diese drei sind rund nicht eckig,
und ganz arg bunt und gar nicht fleckig.
Für Erwachsene was für ein Kraus,
Max rollt alle drei so aus,
dass sie sich an beiden Wänden,
jeweils mit ihren Kreisrändern befänden.


Aufgabe
  1. Positioniere die drei unterschiedlich großen Teppiche in obiger Abbildung so, dass sie die Wände berühren!
  2. Betrachte die Mittelpunkte der Teppiche! Welche besondere Lage haben die Mittelpunkte der drei kreisförmigen Teppiche?
  3. Konstruiere in der Geogebra-App eine Halbgerade, auf der alle Mittelpunkte von runden Teppichen liegen, die beide Wände berühren!
    GeoGebra



Weitere Aufgaben und Hausaufgabe

Schmid A., Weidig I. (Hrsg.): Lambacher Schweizer 7, Mathematik für Gymnasien, Stuttgart 2005:
S. 18 / Nr. 3, 5 und S. 19 / 7


Dies nun war der erste Streich und der zweite folgt zugleich!


<metakeywords>ZUM2Edutags,ZUM-Wiki,Mathematik-digital,Die Winkelhalbierende,Winkelhalbierende,Lernpfad,Mathematik,7. Klasse</metakeywords>