Aufgaben Physik 8. Klasse Woche 11. bis 15.Januar 2021
Wärme – Temperatur – Aggregatzustände Stunde 1:
1) Gib eine allgemeine Definition für den Begriff „Aggregatzustand“ an!
Unter einem Aggregatzustand versteht man die Zustandsform in der sich ein Stoff befinden kann. Es gibt die drei Aggregatzustände „fest“, „flüssig“ und „gasförmig“.
2) Skizziere Teilchenmodelle für die drei Aggregatzustände „fest“, flüssig“ und „gasförmig“! (Hinweis zu Modellen bzw.
Teilchenmodellen → siehe unten)
3) Erstelle ein Schema zu den Aggregatzustandswechseln! Anhand des
Schemas muss ersichtlich sein, wie die Prozesse der jeweiligen
Übergänge (zum Beispiel vom Feststoff zur Flüssigkeit) heißen.
4) Erkläre was mit dem folgenden Stoff passiert, wenn die Temperatur bei konstantem (gleichbleibenden) Druck immer weiter erhöht wird!
a. Erklärung für den Fall, der durch den konstanten Druck mit der roten Linie gekennzeichnet ist.
b. Erklärung für den Fall, der durch den konstanten Druck mit der blauen Linie gekennzeichnet ist.
zu a) Wird der Stoff beim gegebenen konstanten Druck (rote Linie) erwärmt, ändert sich zwei Mal dessen Aggregatzustand. Zuerst wechselt er vom festen in den flüssigen Aggregatzustand, er schmilzt. Anschließend wechselt er bei noch höherer Temperatur vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand, er verdampft.
zu b) Wird der Stoff beim gegebenen konstanten Druck (blaue Linie) erwärmt, ändert sich dessen Aggregatzustand nur ein Mal. Er wechselt direkt vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand, er sublimiert.
Druck
Abb. 1: Phasendiagramm
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cc/Phasendiagramm-Beispiel-%28farbe%29.svg (letzter Zugriff am 11.01.2021)
Stunde 2:
1) Sieh dir das folgende Video unter Beachtung der folgenden Aufgaben an!
https://www.youtube.com/watch?v=PvSbIQlA5ic
2) Fertige eine Wertetabelle zum Temperaturverlauf des Versuches an!
Zeit in Minuten (𝒕 𝒊𝒏 𝒎𝒊𝒏 ) Temperatur in Grad Celsius (𝝑 𝒊𝒏 ℃)
3) Zeichne ein Diagramm, dass die Temperatur in Abhängigkeit zur Zeit darstellt!
(Hinweis: Temperatur an der Y-Achse und Zeit an der X-Achse)
4) Interpretiere das Diagramm! (Sind verschiedene Abschnitte im Temperaturverlauf zu sehen, wenn ja, wie unterscheiden diese sich?
Kannst du dir bekannte Funktionen aus der Mathematik im Temperaturverlauf wiedererkennen? …)
Im vorliegenden Diagramm ist die Temperatur von Wasser (Eis) beim Erwärmen in Abhängigkeit zur Zeit dargestellt.
Man kann den Temperaturverlauf grob in drei Abschnitte (I, II und III) unterteilen.
Im ersten Abschnitt bleibt die Temperatur des Wassers (des Eises) trotz gleichmäßiger Erwärmung relativ konstant. Im zweiten Abschnitt steigt die Temperatur des Wassers in gleichen zeitlichen Abständen (Intervallen) in fast gleichem Maß an. Zum Schluss bleibt die Temperatur des Wassers trotz
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Temperatur - Zeit - Diagramm
𝒕 𝒊𝒏 𝒎𝒊𝒏 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 𝝑 𝒊𝒏 ℃ 0 0 0 0 0 1 3 8 9 18 31 43 54 64 73 81 87 92 95 97 98 99 100 100
I II III
𝝑 𝒊𝒏 ℃
𝒕 𝒊𝒏 𝒎𝒊𝒏 Die grünen Linien und Symbole dienen als Unterstützung für die vierte Aufgabe.
Erwärmung wieder relativ konstant, was man im dritten Abschnitt erkennen kann.
Der erste und der dritte Abschnitt können durch den jeweiligen Aggregatzustandswechsel des Wassers erklärt werden (siehe fünfte Aufgabe).
5) Erkläre was passiert, wenn die Temperatur sich über einen längeren Zeitraum nicht ändert!
Da die zugeführte Wärmeenergie genutzt wird, um das Eis zum Schmelzen zu bringen, bleibt die Temperatur im ersten Abschnitt relativ konstant. Der Aggregatzustand ändert sich von fest zu flüssig.
Das gleiche Phänomen zeigt sich beim Aggregatzustandswechsel von flüssig zu gasförmig. Hier wird die Wärmeenergie dazu genutzt das Wasser zu verdampfen.
