Biologie / Chemie / Physik - Lehrpläne

Klasse 9
9/2 Kalorik Zeitrichtwert: 26
Methodisch - didaktischer Kommentar
Der aus dem Mechanikunterricht vertraute Energiebegriff kann die Schülerinnen und Schüler als Leitbegriff auch durch die Kalorik
und Elektrik führen.
Zu Beginn des Kalorikunterrichtes sollten die Lernziele des Propädeutikunterrichtes Physik/Chemie reorganisiert werden (Abschnitt
5.2 des Lehrplans der Orientierungsstufe). Es wird bewusst darauf verzichtet, die Formeln für Längen- und Volumenveränderung bei
Erwärmung zu stark zu mathematisieren. Es ist hinreichend, die Formel für die Längenveränderung Ä1 = á •l o • Ä ä experimentell
zu erarbeiten.
Falls die besondere Bedeutung der Gase als Arbeitsmittel bei den Wärmekraftmaschinen herausgestellt werden soll, ist es auch möglich,
den Schwerpunkt auf die Gasgesetze (Boyle-Mariotte, Gay-Lussac, Amontons) zu legen. Diese sollen dann im Sinne der allgemeinen
Gasgleichung, die für den Chemieunterricht unentbehrlich ist, als Einheit behandelt werden. Dabei tritt dann die Ausdehnung fester und
flüssiger Stoffe in den Hintergrund.
Aus der achten Klasse sollen die Schülerinnen und Schüler wissen, dass bei Reibungsvorgängen die mechanische Energie abnimmt.
Die Folgerung liegt auf der Hand, dass die dabei "verschwindenden" Energiebeträge als Zunahme der inneren Energie der beteiligten
Körper zu deuten sind. Dadurch wird das Prinzip der Energieerhaltung auch auf Vorgänge ausgedehnt, die mit Reibung verbunden sind.
Die innere Energie eines Körpers wird durch das Teilchenmodell letztlich als Summe aller Energien beschrieben, die in der Bewegung
und der Anordnung aller seiner Teilchen gespeichert sind.
Die Behandlung der spezifischen Wärmekapazität führt zur Bestimmung der Zu- oder Abnahme der inneren Energie. Die Gleichung
Ä W i = c • m • Ä ä gibt die Veränderung der inneren Energie an. Durch konsequente Verwendung des Energiebegriffs ist der
Begriff "Wärmemenge" entbehrlich, der Begriff "Wärme" soll für die zwischen zwei Körpern thermisch übertragene innere Energie
benutzt werden.
Es soll erreicht werden, dass die Schülerinnen und Schüler die Begriffe Energieentwertung und Energieerhaltung verstehen und mit
Beispielen aus dem Alltag belegen können. Es ist wichtig, zu vermitteln, dass Vorgänge, die mit Energieentwertung verbunden sind,
nicht reversibel sind.
Die Kalorik ist in besonderem Maß dazu geeignet, die Schülerinnen und Schüler bezüglich der Umweltrelevanz der Technikfolgen zu
sensibilisieren. Selbstverständlich wird bei der Behandlung der "Energieübertragung durch Arbeit und Wärme" auf die Felder
Energiesparen, Wärmedämmung und ggf. Fernheizung eingegangen. Die Behandlung der Aggregatzustandsänderungen bringt
Anknüpfungspunkte zur fächerübergreifenden Behandlung von Klima- und Wetterproblemen gemeinsam mit dem Erdkundelehrer.
Die Themen Verbrennungsmotoren, Wärmekraftmaschinen und Energieumwandlungen führen direkt in die Problemkreise
Alternativenergien, Abwärmenutzung, Ressourcenschonung, Klimaveränderungen. Es empfiehlt sich, rechtzeitig mit den Lehrkräften
für Chemie, Erdkunde und Geschichte abzusprechen, wie in fächerübergreifender Arbeitsweise vorzugehen ist. Besuche in einem
Wärmekraftwerk oder einer Fernheizzentrale sind sinnvoll. Für Projektunterricht gibt es in diesen Themenbereichen viele
Möglichkeiten. Es sei an dieser Stelle daran erinnert, dass verantwortungsbewusstes Handeln gegenüber der Umwelt nicht allein
durch verbales Unterrichten zu verwirklichen ist. Die Schülerinnen und Schüler werden in weitaus höherem Maß durch vorbildhaftes
Handeln ihrer Lehrer geprägt.
Projektmöglichkeiten:
Das Wahlthema "Historische Entwicklung der Energiewandler" soll mit dem Geschichtslehrer abgestimmt werden. Eine Fahrt zu
einem der naturwissenschaftlich-technischen Museen ist sinnvoll. Das Thema "Sparsamer Umgang mit Ressourcen" kann nicht nur
innerhalb des fächerübergreifenden Unterrichtes bearbeitet werden, sondern es kann auch in Zusammenarbeit mit außerschulischen
Partnern, wie Heizkraftwerk oder Lehrküchen bei Elektrizitäts- oder Gasversorgungsunternehmen völlig neue Aspekte erbringen.
Lerninhalte mit Erläuterungen
1. Temperatur
Temperatur und ihre Messung
Ausdehnung von festen und flüssigen
Körpern bei Erwärmung
Volumenänderung von Gasen bei Erwärmung
Absolute Temperatur
Allgemeine Gasgleichung
ca. 8 Std.
Wiederholung aus der Orientierungsstufe
experimentelle quantitative Behandlung
der Längenausdehnung, nur Formel für
Ä1 = á •l o • Ä ä , Anomalie des
Wassers
ggf. nur Mitteilung des Gesetzes von
Gay-Lussac: ã = 1/273 l/K
Hinweise
-> Lehrplan P/C 5/6
-> Bio: Leben im Wasser
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