Wär­me­kraft­ma­schi­nen

Die Schüler/-innen kennen das charakteristische Merkmal von Wärmekraftmaschinen. Sie wissen, dass alle Wärmekraftmaschinen Wärme in mechanische Energie (Arbeit) umwandeln. Sie verstehen wie eine Weihnachtspyramide als eine einfache Form einer Wärmekraftmaschine funktioniert. Sie können anhand dieses Beispiels den praktischen Nutzen der Wärmeströmung und des Prinzips von „Actio und Reactio“ nachvollziehen, erklären und einen Transfer zu ähnlich funktionierenden Wärmekraftmaschinen wie einer Dampf- oder Gasturbine leisten. Ausgehend von Experimenten mit einem Heißluftmotor können sie verschiedene Arten von Wärmekraftmaschinen unterscheiden. Das Grundprinzip von sich abwechselnd ausdehnenden und wieder zusammenziehenden Gasen, die Kolben hin und her verschieben, haben sie verinnerlicht. Sie wissen, wie man mit Wärmekraftmaschinen mittels eines Generators Strom erzeugen kann.

  • 40:48 min
  • 3 Aufgabenblöcke
  • 4 Arbeitsblätter
1. Aktivierung von Vorwissen
Video - 03:06 min
Entstehung von Wärme und der Transport von Wärme durch eine Wärmeströmung bei einer Weihnachtspyramide
2. Einführung
Video - 04:06 min
Funktionsprinzip der Rotation einer Weihnachtspyramide
Dampfturbine als industrielle Anwendung dieses Grundprinzips
Einführung des Begriffs der Wärmekraftmaschine als Wandler von Wärme in mechanische Energie oder Arbeit
3. Verständnis­sicherung
Aufgaben - 05:00 min
Aufgaben rund um einfache Wärmekraftmaschinen
4. Erarbeitung
Video - 07:10 min
Demonstration eines Heißluftmotors (Stirlingmotors) als Beispiel einer Wärmekraftmaschine, die mit der Expansion und Kompression eines Gases und der Verschiebung von Kolben arbeitet
Anführung weiterer Beispiele von Wärmekraftmaschine (Dampfmaschine, Verbrennungsmotoren), die nach einem ähnlichen Prinzip funktionieren
5. Üben und Anwenden
Aufgaben - 05:00 min
Aufgaben rund um den Stirlingmotor
6. Vertiefung
Video - 04:26 min
Demonstration der Nutzung eines Heißluftmotors (Stirlingmotors) zur Erzeugung elektrischen Stroms mittels eines verbundenen Generators
Wandlung von Wärme in mechanische Energie und schließlich in elektrische Energie
Vergleich mit Verbrennungsmotoren und Lichtmaschine in einem PKW
7. Ergebnis­sicherung
Video - 03:58 min
Wärmekraftmaschinen als Energiewandler
Verschiedene Arten von Wärmekraftmaschinen
Anwendungen von Wärmekraftmaschinen
8. Abschlusstest
Abschlusstest - 08:00 min
Anwendungs- und Transferaufgaben

Schülermaterial (2)

  • Abschlusstest (PDF)
  • Arbeitsblatt (PDF)

Lehrermaterial mit Lösungen (2)

  • Abschlusstest (PDF)
  • Arbeitsblatt (PDF)

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