3 - Virtuelle Schule

ENERGIEINHALTSVERZEICHNIS1 EINFÜHRENDE SACHINFORMATION ZUM THEMA ................................................ 21.1. Begriffsklärung ............................................................................................................ 21.2. Energieumwandlung ................................................................................................... 21.3. Energieentwertung ...................................................................................................... 31.4. Energieformen ............................................................................................................ 31.5. Energiearten ............................................................................................................... 42 AUSGEWÄHLTE UNTERRICHTSMATERIALIEN...................................................... 72.1. Videos ......................................................................................................................... 72.2. Internetquellen ............................................................................................................ 72.3. Beispiele für den Unterricht ......................................................................................... 83 BESTEHENDE ROJEKTE ........................................................................................ 164 DAS PROJEKT VOM BMUKK ................................................................................. 165.1. Projektziele ............................................................................................................... 125.2. Durchführung & Ergebnissicherung ........................................................................... 135.2. Vorbereitende Unterrichtssequenzen für die Vor & Nachbereitung im Unterricht ....... 135.2. Ausblick .................................................................................................................... 135 QUELLEN ................................................................................................................. 176 ANHANG .................................................................................................................. 18Seite 1

1.3. ENERGIEENTWERTUNGVorgänge, bei denen Energieumwandlungen stattfinden, laufen nur in eine Richtung ab.Beispielsweise kann chemische Energie in thermische Energie umgewandelt werden. DieWärme wird an die Umgebung abgegeben. Sie ist daher nicht weiter verwendbar. Energiebleibt erhalten, aber die Nutzbarkeit der Energie für den Menschen nimmt ab.Beim Bremsen eines Autos wird die mechanische Energie in thermische Energieumgewandelt. Es wird somit Wärme an die Umgebung abgegeben.1.4. ENERGIEFORMEN[1] Kinetische Energie = BewegungsenergieKörper können aufgrund ihrer Bewegung mechanische Arbeit verrichten.[2] Potentielle Energie = LageenergieDie potentielle Energie nimmt in Kraftrichtung ab und entgegen der Kraftrichtung zu,senkrecht zur Kraftrichtung ist sie konstant. Bewegt sich der Körper von einem Punkt, andem er eine hohe potentielle Energie hat, zu einem Punkt, an dem diese geringer ist, leisteter genau so viel physikalische Arbeit, wie sich seine potentielle Energie vermindert hat.Folglich kann man eine konservative Kraft zurückgewinnen. Diese Aussage gilt unabhängigdavon, auf welchem Weg der Körper vom einen zum anderen Punkt gelangt ist.Ein Beispiel zur potentiellen Energie ist die aufgezogene Feder einer Uhr. Die Uhr hat ihreEnergie durch Aufziehen durch eine Person erhalten, das heißt, es wurde Arbeit an ihrverrichtet. Wenn die Spannung der Feder nachlässt, übt wiederum die Uhr Arbeit (=Kraft)aus, indem sie die Zeiger der Uhr weiterbewegt.Ein anderes Beispiel ist ein hoch in die Luft gehaltener Ziegelstein, der, wenn er losgelassenwird, durch die Erdanziehungskraft, die Gravitation, in Richtung Erde fällt. Er besitzt dieFähigkeit, Arbeit zu verrichten, zum Beispiel einen Zaunstecken in die Erde zu treiben.[3] Magnetische EnergieDiese Energieform, welche bei Dauermagneten oder stromdurchflossenen Spulen auftritt,wird vor allem im Verkehr oder in der Wirtschaft verwendet. So werden zum Beispielmagnetisierte Materialien mittels Magneten sehr kostengünstig transportiert.[4] Mechanische EnergieIn einem mechanischen System ist dessen Energie die Summe von potentieller undkinetischer Energie. Mit kinetischer Energie ist Bewegungsenergie gemeint.Seite 3

[5] Thermische EnergieBei der thermischen Energie handelt es sich um die kinetische Energie der Gasteilcheneines Gases, beispielsweise die Luft. Diese Energie ist in der Bewegung von Molekülen oderAtomen eines Stoffes gespeichert.[6] Chemische EnergieDie Energie, die bei einer chemischen Reaktion frei wird oder hineingesteckt werden muss,bezeichnet man als chemische Energie.[7] LichtenergieDas Licht transportiert als elektromagnetische Welle Energie.[8] KernenergieKernenergie wird durch die Spaltung und Fusion von Atomkernen frei.1.5. ENERGIEARTEN[1] Fossile EnergieSie wird aus fossilen, brennbaren Vorräten erzielt, wie beispielsweise Erdgas, Erdöl, SteinundBraunkohle, welche in der Vergangenheit aus Abbauprodukten toter Tiere und Pflanzenentstanden sind. Diese Energieträger fußen auf dem Kohlenstoffkreislauf, der dieSonnenenergie aus längst vergangenen Zeiten gespeichert hat und heute verwertet werdenkann. Im 18. und 19. Jahrhundert wurden diese Brennstoffe erstmals technisch erschlossen,was den Beginn der Industriellen Revolution bildete. Die oben angeführten Energieträgersind dem Weltklimarat zufolge wichtige Mitverursacher der globalen Erwärmung, da bei derVerbrennung mit Sauerstoff Energie in Form von Wärme und Kohlenstoffdioxid freigesetztwird. Auch andere chemische Verbindungen wie Stickstoffoxide und Ruß sowieunterschiedlich feine Stäube werden bei der Verbrennung - je nach der Zusammensetzungoder der Reinheit des Energieträgers - freigesetzt. Man erhält daraus elektrischen Strom,Wärme, Kraftstoffe und Grundstoffe für die chemische Industrie sowie kinetische Energiezum Antrieb von Motoren und Maschinen.VorteileDer Vorteil ist, dass sich die fossile Energie bereits etabliert hat und jederzeit verfügbar ist,Weiters ist die Technologie auf diese Stoffe eingestellt, beginnend beim LKW, dem Auto,über die Industrie bis zu den privaten Heizungen sowie Dienstleistungsbetrieben.Seite 4

Nachteile Ihr Vorkommen scheint endlich zu sein. Viele Lagerstätten sind bereits erschöpft. Durch die Verbrennung fossiler Energieträger entstehen Treibhausgase. Gefahren durch die Beförderung (Ölpest im Meer/ an den Ufern, Schädigung vonTieren und Pflanzen). Klimaveränderungen durch den Treibhauseffekt. Hautkrebsrisiko steigt. Abhängigkeit von anderen Staaten, durch die ungleiche Verteilung gegebener fossilerEnergieträger.[2] Nukleare EnergieDie Brennstoffe der Kernenergie sind Uran, das aus radioaktivem Schwermetall, derPechblende, gewonnen wird und Plutonium, ein stark radioaktives Abfallprodukt bei derWiederaufbereitung von Uran. Derzeit ist vornehmlich die Kernspaltung in Einsatz, da dieKernfusion aufgrund hoher technischer Probleme (enorm hohe Temperaturen sinderforderlich!) nicht über Versuchsreaktoren hinausgekommen ist.Vorteile Fast keine Luftverschmutzung während des Betriebes eines AKWs. Kostengünstige Produktion. Gigantische Mengen an elektrischer und thermischer Energie können gewonnenwerden.Nachteile Sicherheit: Die Atomkraft ist keinesfalls so sicher, wie oft unterstellt wird. Immerwieder kommt es zum Austritt radioaktiver Substanzen in die Umwelt. Zudem ist inca. 40 Jahren kein Uranabbau mehr möglich, da alles ausgebeutet sein wird. Uranabbau: Beim Abbau von Uran werden ganze Landstriche verwüstet. DurchEliminierung der Vegetation ist auch die Atomkraft nicht CO2 neutral. Abhängigkeit: Ein großer Teil des Urans kommt aus Russland, so dass bei einemVerzicht auf Gas die Abhängigkeit vom Energielieferanten Russland auch nicht sinkt. Durch das Abschalten von Atomkraftwerken gehen Arbeitsplätze verloren. Dauer: Von der Planung bis zur Fertigstellung eines Atomkraftwerkes vergehenmitunter Jahrzehnte. Ob der Atomstrom dann bei der Fertigstellung nochkostendeckend produziert werden kann, ist keinesfalls sicher. Entsorgung: Die Entsorgung des Atommülls ist derzeit nicht sichergestellt. Durch denEinsatz sogenannter Zwischenlager wird die eigentliche Entsorgung des Atommüllshinausgezögert. Es besteht hohe Strahlengefahr durch die lange Halbwertszeit desradioaktiven Mülls.Seite 5

[3] Erneuerbare EnergienAus Holz und anderen organischen Abfällen und Überresten wird Biomasse gewonnen. Alserneuerbare Energien werden Energiequellen bzw. Energieträger bezeichnet, die kurzfristigund nach menschlichen Maßstäben unerschöpflich zur Verfügung stehen. Sie kommen ausnachhaltig zur Verfügung stehenden Energieressourcen, die sich entweder kurzfristig vonselbst erneuern oder bei denen die Energiequelle unabhängig ist.Beispiele für unabhängige Energiequellen: Wasserkraft, Windenergie, solare Strahlung(Sonnenenergie), Erdwärme (Geothermie), GezeitenenergieBeispiele für nachwachsende Rohstoffe: Biogas, Bioethanol, HolzVorteile Nachhaltigkeit Klimaschutz Neue Arbeitsplätze UnabhängigkeitNachteile Geringer Ertrag Teurer als fossile Energieträger. Weizen wird verspritet (Hunger auf der Welt!).Seite 6

2. AUSGEWÄHLTE UNTERRICHTSMATERIALIEN2.1. VIDEOS[1] ALPHA CENTAURI - STAFFEL 3 EPISODE 108: WAS IST ENERGIE? TEIL 1 VON 2http://www.youtube.com/watch?v=o-6VE3jXyek[2] ALPHA CENTAURI - STAFFEL 3 EPISODE 108: WAS IST ENERGIE? TEIL 2 VON 2http://www.youtube.com/watch?v=MVo_KidmNQA[3] "WAS IST ENERGIE?" EIN FILM VON WISSENSCHAFT IM DIALOGhttp://www.youtube.com/watch?v=2qFLhKayuyQ[3] WAS IST WAS TV: THEMA ENERGIEAuf Amazon zu kaufen.http://www.amazon.de/WAS-IST-TV-Energie/dp/B002810GU8/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1319202457&sr=8-1Auf Youtube anzusehen.http://www.youtube.com/watch?v=CrRyamjZVj82.2. INTERNETQUELLEN[1] THE NEW POWER OF YOUNG ENERGYEVN bietet unterschiedliches Unterrichtsmaterial zum Thema: Energie an. Von derVolksschule über die Hauptschule/AHS bis hin zu den Höheren Schulen.http://www.young.evn.at/schulservice/index.asp[2] FÄCHERÜBERGREIFENDE UNTERRICHTSMATERIALIEN ZUM THEMA: „ENERGIE IN DER SCHULE“http://www.naturwissenschaften-entdecken.de/28692.html[3] FÄCHERÜBERGREIFENDE UNTERRICHTSMATERIALIEN ZUM THEMA: „ENERGIE IM ALLTAG“http://www.naturwissenschaften-entdecken.de/28910.html[4] MATERIALIEN ZUR ERARBEITUNG DES THEMAS „SOLARENERGIE“Seite 7

Die Lernenden kennen drei Typen von radioaktiver Strahlung und ihre Wirkung aufden Menschen.Die Lernenden können das Prinzip der gesteuerten Kettenreaktion erklären.Die Schülerinnen und Schüler können das Prinzip eines Kernkraftwerkes erklären.Die Schülerinnen und Schüler kennen sich bezüglich radioaktiver Abfälle aus: Arten,Entstehung, Sicherheitsbarrieren, Lagerung, Endlager.Die Schülerinnen und Schüler kennen erneuerbare Energiequellen.Die Lernenden können zwischen Nutzen und Gefahren der Atomenergie abwägen.Die Schülerinnen und Schüler werden angeregt darüber nachzudenken, welcheEnergiequelle nachhaltig als effiziente Quelle genutzt werden kann.[2] Bildnerische ErziehungDie Schüler und Schülerinnen sollendazu angeregt werden, innerhalb der Energiegewinnung möglichst viele verschiedeneEnergiegewinnungsarten kritisch zu hinterfragen und nicht als unabänderlichhinzunehmen.dazu angeregt werden, Atomkraftwerke bzw. beschädigte Atomkraftwerke (z. B.durch menschliches Versagen, Erdbeben, Tsunamis, Überalterung, ungenügendeSicherheitsvorkehrungen beim Bau, Terroranschläge,…) mit all seinenNutzen/Gefahren bildnerisch darzustellen.die Gefahren für den Menschen bzw. die Umwelt durch Verstrahlung vonbeschädigten Atomkraftwerken (Trink-, Grund-, Meerwasser, Erdreich – Plutonium!,Pflanzen, Tiere, Luft, …) im Rahmen einer Fotomontage oder Zeichnung konstruktivumsetzen.erfahren, dass die Entsorgung der Abfallprodukte von ausgedienten, abgebrannten,strahlenden Brennstäben im Wege des Transport, durch unsichere oder illegaleZwischen- oder Endlager (Einsickern und Verstrahlung von Grundwasser, Erdbeben,illegale Lagerung in diversen Meeren (z. B. Ostsee), Illegaler Transport undungenügend gesicherte Ablagerung in sozial benachteiligte Länder, z. B. in Afrika)ungelöst bzw. den Menschen in diesen Ländern unmittelbar Schaden zufügt(Darstellung der Weltkugel durch Lehrer/Lehrerin! Kinder sollen diverse bekannteEndlager und mögliche illegale Lager darauf kreativ zeichnen, malen oder drucken –Schüler und Schülerinnen vorher darüber informieren!).im Rahmen einer Fotomontage ein ringförmiges Plakat (Erde im Mittelpunkt) überalternative Energien (z. B. Solarenergie/Photovoltaik, Erdwärme, Wind- undWasserkraftwerke, Gezeitenkraftwerke, Entziehung der Energie aus demMeerwasser, Thermozäune, Niedrig-Energiehäuser, solarbetriebene Autos usw.)konstruieren.ein Plakat über mögliche Schäden durch Strahlen (Menschen, Tiere, Pflanzen),sowohl textlich als auch bildnerisch umsetzen.die Unbewohnbarkeit einzelner Gebiete für Menschen bzw. Tiere oder Pflanzenaufgrund überhöhter Strahlen über mehrere tausend Jahre erfahren sowie möglicheMutationen bei Pflanzen und/oder Tieren zeichnen.Seite 9

[3] MusikerziehungDie Schülerinnen und Schüler sollen durch die Musik dasZusammengehörigkeitsgefühl vermittelt bekommen.Des Weiteren sollten Sie auf Grundlage der Menschenrechte die Thematik derAtomkraftwerke beleuchten.StundenbilderVon der Reihenfolge beziehen sich die Stundenbilder auf die Abfolge der Stunden in derPraxis.Die Stunden sind jeweils 50 Minuten lang. Natürlich sind die Planungen nicht perfekt, da sienoch nicht in der Praxis erprobt wurden. Trotzdem denken wir, Franziska Gruber undBarbara Mauerhofer, dass mit den Stundenbildern und den dazugehörigen Materialien einguter Fundus für die Schulpraxis in der Sekundarstufe 1 geschaffen wurde.Bildnerische Erziehung (2h)Materialien (Lehrenden): alte Zeitungen, DeckfarbenMaterialien (Lernenden): Zeichenpapier, BuntstifteSeite 10

ZeitPause,kurzvor derStundeUnterrichtsgliederung BE, 2 StundenPhase 0: VorbereitungsphaseLehrstoffelement:Themenkreis: Atomkraftwerke Inhalt: A-3 bzw. A-4 Zeichenblätter harte/weiche Bleistifte Überprüfungen und Bildeinstellungen der OHF vornehmen SS sollen die notwendigen Materialien für diese Stunde (Mappe, Künstlerbox)bereits herrichten. Namensschilder Beispielbilder aus Internet Deckweiß Deckfarbe Haar- und Borstenpinsel blauer Filzstift Kopien der WeltkugelPhase 1: Positive reziproke Affekte aussenden:2 min Inhalt:Begrüßung der Schüler und Schülerinnen.Gibt schon ein E-Fahrrad. Schon einmal ausprobiert?Thema: Energie - AtomkraftwerkePhase 2 und 3: Informierender Unterrichtseinstieg/Informationsinput13 min OHF Bilder/Architektur von intakten/zerstörten AKWs Bilder von Personen mit Strahlenerkrankungen Sachinformationen (Siehe oben)Phase 4: Anbieten von LernaufgabenSeite 11

5 min o Inhalt:o L erklärt S/S den weiteren Stundenverlauf:Die Schülerinnen und Schüler sollen innerhalb ihrer Klasse unterschiedliche Werkedarstellen (siehe Lernziele: mind. drei Kinder ein Werk, insgesamt gibt es 6 verschiedeneThemen), sodass ein Gesamteindruck entsteht, was durch mögliche Unfälle beiAtomkraftwerken passieren kann. Gleichzeitig soll eine kurze Information über alternativeEnergieformen durchgeführt werden (siehe Pkt.5, Fragenliste) - brainstorming.Themenwahl:o Atomkraftwerke bzw. beschädigte Atomkraftwerke bildnerisch darstellen.o die Gefahren für den Menschen bzw. die Umwelt durch Verstrahlung von beschädigtenAtomkraftwerken im Rahmen einer Fotomontage oder Zeichnung konstruktiv umsetzen.o Kopien der Weltkugel durch Lehrer/Lehrerin! Kinder sollen diverse bekannte Endlagerund mögliche illegale Lager an Atommüll (z. B. Ostsee) darauf nach eigenem Ermessenzeichnen, malen oder drucken.o im Rahmen einer Fotomontage ein ringförmiges Plakat (Erde im Mittelpunkt) überalternative Energien (z. B. Solarenergie/Photovoltaik, Erdwärme, Wind- undWasserkraftwerke, Gezeitenkraftwerke, Entziehung der Energie aus dem Meerwasser,Thermozäune, Niedrig-Energiehäuser, solarbetriebene Autos usw.) konstruieren.o ein Plakat über mögliche Schäden durch Strahlen (Menschen, Tiere, Pflanzen), sowohltextlich als auch bildnerisch umsetzen.o mögliche Mutationen bei Pflanzen und/oder Tieren zeichnen.oo Beschriften der A4-Blätter mit Vor-, Zunamen und Klasseo Spitzer, Radiergummi, Blei- und Buntstifte sowie Deckfarben, Deckweiß, Becher,o PinseloooAbsichten/Ziele:LZ 1-8Medium:o A4-ZeichenblattOHFPhase 5: Selbstständige Arbeit an Lernaufgabe5 min Inhalt:○ Die S/S arbeiten an der an sie gestellten Aufgabe.○ L geht in der Klasse herum und hilft den S/S bei Fragestellungen. Disziplin der SSbeachten.Phase 6 : Feedback5 min Inhalt:Verschiedene Werke werden mittels Magneten an die Tafel geheftet und verglichen. Einsammeln der Werke, aufbewahren bis zur nächsten Stunde. Absichten/Ziele: LZ 1-8 Lehrform:Moderierter Unterricht Medium:A4-ZeichenblätterPhase 7: Auslöschung10 min Inhalt:○ Die S/S räumen ihre Arbeitsmaterialien in den Malkoffer.○ Farben auswaschen, Mist wegräumen.Die S/S stellen sich bei der Tür an.Seite 12

Musikerziehung (1h)ZeitUnterrichtsgliederung3 min Phase 1: AktivierungsphaseAufwärmübungen: Atem und StimmbildungMedium: CD-Player17 min Phase 2: ErarbeitungsphaseYoutube Video: “We are the world” wird vorgespielt.L vermittelt wichtige Informationen über dieses Lied.OH-Folie auflegen.Das Lied wird mit den Schülerinnen und Schülern erarbeitet.textlich – musikalisch5 min Phase 3: VernetzungsphaseDen Schülerinnen und Schülern der Klasse soll die Frage gestellt werden, was nun diesesLied mit der behandelten Thematik: Atomkraftwerke zu tun haben soll?Gedanken der Schülerinnen und Schüler werden an der Tafel festgehalten.Am Ende der Stunde fertigt die Lehrperson ein Bild davon an.15 min Phase 4: GruppenarbeitDen Schülerinnen und Schülern der Klasse werden ein paar Bilder von Fukushima gezeigt.Daraufhin werden die Lernenden in Gruppen eingeteilt.In den Gruppen wird die Aufgabe erteilt ein Lied zu schreiben (auf Deutsch).Dabei sollten sie versuchen, das auszudrücken, was sie den Leuten im Krisengebiet inJapan gerne sagen möchten.10 min Phase 5: AbschlussphasePräsentationen der Songs.Die Lehrperson nimmt einige Ausschnitte der selbstgeschriebenen Songs per Video auf,welche sie dann den Schülerinnen und Schülern zur Verfügung stellt.Falls noch Zeit bleibt, wird das Lied:„We are the world“ mit den Schülerinnen und Schülernder Klasse wiederholt.Physik (2h)1.StundeMaterialien (Lehrende): Beamer, LaptopZeitUnterrichtsgliederung5 min Phase 1: Wiederholungsphase,, MotivierungsphaseEIN BLICK ZURÜCKSpiel: Welche Strahlung bin ich?OH-Folie wird aufgelegt. SS sollen versuchen, mit der vorhandenen Abbildung und ihremWissen die Kettenreaktion zu erklären.15 min Phase 2: Informationsphase, VermittlungsphaseEIN BLICK IN DAS KERNKRAFTWERKOH-Folie: KernkraftwerkDie Funktionsweise des Kernkraftwerkes wird den Schülerinnen und Schülern dargestellt.Anschließend wird den Schülerinnen und Schülern ein Video gezeigt:Kernenergiehttp://www.planet-schule.de/sf/php/02_sen01.php?sendung=797510 min Phase 3: AktivierungsphaseSeite 13

Ich-Du-Wir AufgabeFragestellungen werden zuerst alleine, dann in Partnerarbeit und anschließend in derGruppe aufgelöst.10 min Phase 4: Erweiterte InformationsphaseEIN BLICK ÜBER DEN TELLERRANDPPT: (Kernkraftwerke – wie viele gibt es weltweit, wie viele gibt es in der Umgebung vonÖsterreich?)Dringlichkeit der Auseinandersetzung mit dem Thema wird aufgezeigt.SS bekommen Informationen über die Radioaktivität vermittelt.Der Begriff wird definiert.Anschließend werden den SS Kärtchen ausgeteilt. Sie sollen sich ein Kärtchen nehmen unddie Information durchlesen. Anschließend werden zwei Schülerinnen oder Schüler von derLehrperson ausgewählt, die einen kurzen Bericht darüber abgeben können, was sie sichgemerkt haben.5 min Phase 5: AbschlussphaseDen Schülerinnen und Schülern ist die Freiheit gegeben das wichtigste über Atomkraftwerkefestzuhalten. Dafür bekommen sie ein Blatt, welches sie in ihr Heft einkleben sollten. Dabeisollten sie sich Gedanken darüber machen, welche Nutzen und welche GefahrenAtomkraftwerke in sich bergen.Seite 14

2.StundeMaterialien (Lehrende): Beamer, LaptopZeitUnterrichtsgliederung10 min Phase 1: EinstiegsphaseSS tauschen zu Beginn der Stunde über ihre Ergebnisse: Vorteile und Nachteile vonAtomkraftwerken.Die Ergebnisse werden von mir an die Tafel geschrieben.Anschließend werden von der Lehrperson selbst Begriffe in die „Höhe“ gehalten.Die Lernenden sollen diese Begriffe dann den Vorteilen und Nachteilen richtig zuordnen.In dieser Phase wird eine Diskussion unter den Schülerinnen und Schülern erlaubt.7 min Phase 2: HinführungsphaseEine Frage an die SS – Wie liefert die Natur die Energie?Welche Möglichkeiten gibt es? Nicht alle auf der Welt haben Atomenergie.Woher bekommen diese den Strom?SS sollen mit ihrem Nachbar darüber sprechen und nach fünf Minuten im Plenum ihr Wissen,das sie zusammengetragen haben, laut aussprechen.33 min Phase 3: Selbstständiges ArbeitenEin Stationenbetrieb wird für die Schülerinnen und Schüler der Klasse angeboten.Thematik: Erneuerbare Energien4 Stationen werden angeboten.Die Lehrperson fungiert in dieser Zeit als Hilfestellung.Jeder Schüler, jede Schülerin bekommt ein Stundenblatt.Dieses soll am Ende der Stunde an die Lehrperson abgegeben werden.Lehrperson gibt immer ein Zeichen, wann gewechselt werden soll.5 min Phase 4: AbschlussphaseDie Schülerinnen und Schüler sollen am Ende der Stunde neue, für sie wichtigeInformationen der Klasse mitteilen.Seite 15

3. BESTEHENDE PROJEKTE1. INTERNATIONALE ENERGIE-SCHAU-STRAßEhttp://virtuelleschule.bmukk.gv.at/fileadmin/folder/Nationale-Projekte/energieschaustrasse.pdfWurde das Interesse geweckt? Wenn ja, dann wird Ihnen dieser Link weiterhelfen. Hiererfahren Sie ausführlich, was sie erwartet und mit wem Sie Kontakt aufzunehmen haben.http://www.energieschaustrasse.at/energieschaustrasse/index.php?lang=de2. FOOTPRINThttp://www.footprint.at/4. DAS PROJEKT VOM BMUKK:4.1. PROJEKTZIELE4.2. DURCHFÜHRUNG & ERGEBNISSICHERUNG4.3. VORBEREITENDE UNTERRICHTSSEQUENZEN FÜR DIE VOR &NACHBEREITUNG IM UNTERRICHT4.4. AUSBLICKSeite 16

5. QUELLEN[1]GIANCOLI, Douglas C. (2009): Physik-Lehr und Übungsbuch. ( 3. erweiterte Aufl.). München:Pearson Studium.[2]DUDEN SMS PHYSIK.Internetquellen[3]http://www.greenpeace.de/themen/energie/fossile_energien/artikel/fossile_energietraeger_und_klimawandel/Seite 17

KettenreaktionKETTENREAKTIONReflexion der Schülerinnen und SchülerATOMKRAFTWERKEJA!NEIN!Seite 19

ICH – DU – WIR – AUFGABE…Think alone …Denke darüber nach, was du nicht mehr benutzen könntest, wenn es keinen Strom mehrgibt?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………Man spricht von zwei Kreisläufen im Kernkraftwerk? Kannst du dich noch daran erinnern,welche das sind?………………………………………………………………………………………………………………..………………………………….Erkläre die Reise des Urans in eigenen Worten!……………………………………………………………………………………………………………………………………………………Das Herzstück des Kernkraftwerkes ist das Reaktorgebäude.In den Uranelementen findet die Kernspaltung statt.Turbinen wandeln die Leistung des Reaktors in Strom um.… Think with your partner …Nun kannst du deine gefundenen Antworten deinem Nachbar mitteilen.Schreibt gemeinsam eine neue Antwort auf, welche eure beiden Antworten zusammenfasst!…Think together…Präsentiert eure Antwort der Gruppe!Seite 20

ENTDECKER DER RADIOAKTIVITÄT11896 entdeckte Henri Becquerel (F) die Radioaktivität. Ein uranhältiger Stein hatte eineFotoplatte durch die Verpackung hindurch "belichtet'.Becquerel erkannte, dass die Strahlung aus dem Zerfall von Atomkernen stammte.Bald wurden weitere Radionuklide gefunden (Radium, Polonium ...) und es erwies sich, dassalle Elemente ab der Kernladungszahl 84 natürliche Radioaktivität zeigen.Heutzutage kann beinahe jedes Element durch Bestrahlung künstlich radioaktiv gemachtwerden. Das Ehepaar Pierre Curie (1859-1906) und Marie Curie (1867-1934) untersuchtealle bekannten chemischen Elemente auf diese neue Eigenschaft hin, die sie "Radioaktivität"nannten. Sie entdeckten dabei zwei strahlungsfähige Elemente, das Polonium (Marie warPolin) und das Radium, das "Strahlende".Für die Verdienste um die Erforschung der Radioaktivität erhielt das Ehepaar Curiegemeinsam mit Becquerel 1903 den Nobelpreis für Physik.[Quelle: http://home.schule.at/teacher/hokl/Projekt_2/start2_2.htm]2NATÜRLICHE UND KÜNSTLICHERADIOAKTIVITÄTNatürliche Radioaktivität:Nur wenige Elemente sind von Natur aus radioaktiv wie Uran, Radium, Thorium undPolonium.Künstliche Radioaktivität:Es ist aber heute schon möglich, von fast allen Elementen auf künstlichem Weg radioaktiveIsotope herzustellen. Diese künstlich radioaktiven Elemente sind meistens stärkere Strahlerals die in der Natur vorkommenden[Quelle: http://home.schule.at/teacher/hokl/Projekt_2/start2_2.htm]Seite 21

3NACHWEIS RADIOAKTIVERSTRAHLUNGORDNE ZU!!Alpha- und Betastrahlen werden in elektrischen und magnetischen Feldern abgelenkt -Gammastrahlen zeigen darin keine Ablenkung.Radioaktive Strahlen können lichtempfindliche Filme belichten (Fotomethode).Der Verlauf von Alphastrahlen kann in einer Nebelkammer sichtbar gemacht werden. Siehinterlassen weiße, nebelige Spuren, die das Aussehen von Fäden haben!Im Geiger-Müller-Zählrohr werden Stromstöße gezählt, die durch radioaktive Strahlungverursacht werden.Die leuchtenden Ziffernblätter von alten Uhren und Weckern sind meist radioaktiv!Seite 22

STATIONENBETRIEB: ERNEUERBARE ENERGIENDer folgende Stationenbetrieb, der für die zweite Physikstunde verwendet wird, wurde vonjenen Studenten im Fach: Physik erstellt.Kathi WurzingerJohannes BroidlErich GstaltnerBarbara MauerhoferAblauf:Stationenbetrieb:- Lehrer/in erklärt jede einzelne Station in kurzen Stichworten.- Schüler/innen haben 3 Stunden Zeit die verschiedenen Stationen zubesuchen.(4 Stationen)- Bei jeder fertig gestellten Station erhalten die Schüler/innen einen Teil einesGenerators.- Nach Beendigung aller Stationen ist das Generatorpuzzle vollständig.- Nach den Stationen finden sich die Schüler/innen in 5er Gruppen zusammen.Ein Plakat wird gestaltet.Generatorpuzzle:- 4 Teile- Nach jeder erfüllten Station erhalten die Schüler/innen einen Puzzleteil.- Bei der ersten Station (Windkraft) bekommen sie einen Puzzleteil, auf dem einfarbiger Punkt darauf ist. Diese farbigen Punkte teilen die Schüler/innen nachBeendigung der Stationen in ihre 5er Gruppen ein.Teil 1 Teil 2Teil 3 Teil 4Seite 23

Farbliche Einteilung:Einteilung in orange, lila, rot, gelb, grün und blau.Seite 24

1. Station) Windkraftwerk1) Geschichte des WindradesSchüler/innen sollen sich den Text über die Entstehung des Windradesdurchlesen und auf einige Sätze zusammenfassen.Windige Zeitreise in 7 kurzen Streichen1) Babylon, 1.750 v. Chr.: Ganz schön pfiffig! Die Babylonier waren die Ersten, diegezielt die Kraft des Windes in Energie umwandelten. Sie bauten eine Orgel, diedurch ein Windrad angetrieben wurde.2) Ägypten, 1.000 v. Chr.: Trendsetter: Die Ägypter nutzten die Energie des Windeszur Fortbewegung auf Segelschiffen.3) Asien, 550 n. Chr.: Der Wind, der über die asiatischen Felder blies, inspirierte denPhilosophen Kao-ts'ang zur Erfindung des Windwagens. Bis zu 30 Personen konntendamit über Hunderte von Kilometern pro Tag befördert werden. Eine Sensation -dank der Kraft des Windes waren die Menschen schneller als hoch zu Ross.4) Europa, 12. Jhd.: Von wegen dunkles Mittelalter! In Bezug auf die Kreativität imUmgang mit der Kraft des Windes gab es in Flandern, Südostengland und derNormandie lichte Momente. Hier wurden Windmühlen mit horizontal liegenderRotordrehachse zum Mahlen von Getreide verwendet.5) Holland, Ende des 16. Jhd.: Die Holländerwindmühle, bei der sich nur dieTurmhaube dreht, verdrängt die altmodische Bockwindmühle des Mittelalters.6) Europa, 19. Jhd.: Wie der Wind durch die Lüfte fliegen? Der Traum vom Fliegenist so alt wie die Menschheit. Wahr wurde er 1804: Der Brite Sir George Cayley bautedas erste erfolgreiche, jedoch passagierlose Segelflugzeug. Zwischen 1891 und1896 unternahm Otto Lilienthal die ersten bemannten Segelflüge.7) Europa, Ende des 19. Jhd.: Windkraftanlagen, die Strom erzeugen können, gabes bereits vor 100 Jahren. Die Technik wurde im Laufe der Zeit stetig verbessert -und wird es immer noch.Seite 25

2) Die wichtigsten Teile eines Windrades.Beschrifte die fehlenden Teile! Verwende dazu die Wörter hier unten.Fehlende Wörter:- Getriebe- Generator- Rotorblatt- Turm- Gondel- Aufstieg3) Wie wird aus Wind Strom gemacht?Nicht nur Segelboote nutzen die Windkraft, sondern auch Windräder(Windkraftanlagen). Denn diese könnten mit Wind Strom erzeugen. Dafür muss derWind nur ca. 10km/h schnell sein. Das ist so schnell, als würdest du laufen.Durch den Wind fangen die Rotorblätter an sich zu drehen. Diese Bewegung wird anden Generator weitergeleitet. Dieser sitzt ganz oben im Windrad. Dies nennt manauch Gondel.In dem Generator befinden sich Drähte, die auf Spulen gewickelt sind und Magnete.Wie du schon weißt, wird durch die Bewegung der Rotorblätter der Magnet in eineDrehbewegung gebracht. Dadurch werden im Draht Elektronen hin und her bewegt.Man nennt dies auch Induktion. Dadurch entsteht Strom.Seite 26

Wie viel Strom ein Windrad erzeugen kann, liegt an der Geschwindigkeit des Windes.4) Bastle dir dein eigenes Windrad!Kinder basteln ihr eigenes Windrad!1. Zum Basteln eines Windrads benötigst du folgendes:ScherePapierKlebestreifenHolzstiftBeutelklammer2. Zeichne ein Quadrat auf und schneide es aus. Anschließendschneide bis zur Mitte hin die Hälfte einer jeden Ecke ein.3. Loch das Papier an den gleichen Stellen (siehe Foto)4. Die Beutelklammer steckst du durch alle 4 Außeneckennacheinander ein und zum Schluss in das mittlere Loch.Seite 27

5. Leg den Holzstift zwischen die Beutelklammer und bieg sie um.Um das ganze stabiler zu machen, könnt Ihr es mit einemKlebestreifen fixieren.2. Station) Wasserkraft1) Die wichtigsten Informationen zur Wasserkraft!Lies dir den Text gut durch!LaufwasserkraftwerkeLaufwasserkraftwerke sind die einfachste und häufigste Art von Wasserkraftwerken. Es gibtdrei verschiedene Arten von Laufwasserkraftwerken: Fluss-, Kanal- undUmleitungskraftwerke. Bei Flusskraftwerken wird der Fluss mit einem Wehr gestaut. Dasüber das Wehr fallende Wasser treibt direkt Turbinen an.Bei einem Kanalkraftwerk wird das Wasser ebenfalls mit einem Wehr gestaut und durcheinen Kanal zum weiter unterhalb liegenden Krafthaus mit den Turbinen geleitet. Von hieraus wird das Wasser über den Rückgabekanal ins Fließgewässer zurück geleitet. Diedazwischen liegende Gewässerstrecke liegt oft trocken oder führt nur minimaleWassermengen (Restwasserstrecke). Das heutige Gewässerschutzgesetz verpflichtetKraftwerksbetreiber zur Einhaltung einer bestimmten Restwassermenge.Die bauliche Anordnung eines Umleitungs-Kraftwerkes ist ähnlich der einesKanalkraftwerkes, nur erfolgt die Umleitung nicht mittels eines offenen Kanals, sondernmittels einer Druckleitung. Die Fallhöhe kann dabei bis zu einigen hundert Meter betragen.SpeicherkraftwerkeMit einer Staumauer oder einem Staudamm wird ein ganzer Talabschnitt abgesperrt undaufgestaut. Da sich elektrische Energie nur schlecht speichern lässt, dient das aufgestauteSeite 28

Wasser als Speicher und kann gezielt zur Stromproduktion verwendet werden. Benötigt wirddieser Strom in der Regel zu Spitzenverbrauchszeiten.Talsperren dienen auch zur Hochwasserrückhaltung, Regulierung des Abflusses für dieSicherheit der Schifffahrt, zur Speicherung von Trinkwasser und zur Bewässerung.PumpspeicherwasserkraftwerkeIn einem Pumpspeicherwasserkraftwerk gibt es ein höher gelegenes und ein niedrigergelegenes Wasserbecken. Zu den Tageszeiten, wo der Stromverbrauch am höchsten undfür den Konsumenten oft am teuersten ist, wird das Wasser vom oberen Becken durchTurbinen und Generatoren in das niedrigere Bassin geleitet und damit Strom produziert. Inder Nacht wird das Wasser dann mit billigem Nachtstrom (meist Atomstrom) durchRohrleitungen wieder in das obere Becken gepumpt, die Generatoren und Turbinen werdendann als Pumpen verwendet.Pumpspeicherwasserkraftwerke dienen auch zur Stabilisierung des Netzes und alsReservewerk, wenn andere Kraftwerke ausfallen.2) Bestimme die wichtigsten Teile eines WasserkraftwerkesBeschrifte die wichtigsten Teile des Wasserkraftwerkes!Verwende dazu die Wörter hier unten.GeneratorOberwasser TurbineMaschinenraumUnterwasserTransformatorSeite 29

Suche im Atlas oder im Internet fünf große Wasserkraftwerke. Kennzeichnediese in der Karte hier unten.Seite 30

3. Station) Wärmekraft1) Wie viel Prozent unserer Energie kommt aus Wärmekraftwerken?A) 60%B) 20%C) 10%D) 90%2) Versuch: Funktionsweise von Wärmekraftwerken:Materialien:- Brenner- Teekessel- Turbinenrad- DynamoAnleitung:Erwärme das Wasser mit einem Brenner und schreibe in einigen Stichwörternauf, was du siehst und herausfindest!Was passiert?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Seite 31

Lösungskarte für Schüler/innen für eine Selbstkontrolle.In einem Teekessel wird Wasser mit einem Brenner erwärmt. Das Wasser beginnt zusieden und geht in den gasförmigen Zustand über. Der Wasserdampf wird auf einkleines Turbinenrad geleitet und versetzt es in Drehung. Das Turbinenrad ist miteinem Dynamo verbunden, der die gewünschte Elektrizität erzeugt.3) Stoffe, die zur Verbrennung in Wärmekraftwerken verwendet werden.Ordnet den Bildern die richtigen Namen zu! Verbindet sie mit einem Strich!Braunkohle Steinkohle Erdöl4) Wie funktioniert ein mit Kohle gefeuertes Kraftwerk?Betrachte das Schema und versuche, mithilfe des Lückentextes dieFunktionsweise des Kraftwerks zu erfassen.Seite 32

Die folgenden Begriffe müssen nun in den Lückentext eingesetzt werden.Speisewasserpumpe, Wärmeenergie, Wasserdampf, Dampferzeuger, Turbine,Wasser, Kessel, Generator, KondensatorIm Kohlekraftwerk wird die in der Kohle chemisch gebundene Energie durchVerbrennung in ___________________ umgewandelt. Dazu wird Kohle im____________________ verbrannt und die Wärme auf das ________________, dasin Rohrleitungen durch den ________________ fließt, übertragen. Der so erzeugte___________________ steht unter hohem Druck. Er treibt beim Durchströmen dieFlügelräder der __________________ an. Daran gekoppelt ist der sog._________________________, der den elektrischen Strom erzeugt. Der Dampf wirdim _____________________ wieder abgekühlt und kondensiert dabei zu Wasser.Danach befördert die __________________________ ihn wieder zurück in dasRohrleitungssystem des Kessels. Das Wasser kann erneut Verwendung finden.Seite 33

4. Station) Sonnenenergie1) Erwärmung von OberflächenVersucht mit den verschiedenen Materialien die Wirkung der Sonne auf dieErwärmung der Oberflächen zu erfahren. Notiert eure Ergebnisse!Material:LupenBrennspiegelSchwarze und weiße MaterialienSpiegel jeder ArtTemperaturfühler2) InternetrechercheSucht euch im Internet Informationen zum Thema Solarkraftwerke.Wie funktioniert es?Nachteile und Vorteile von Solarkraftwerken!Notiert eure Ergebnisse.3) Planung eines SolarkraftwerkesVersucht anhand geographischer Kenntnisse Standorte für Solarkraftwerke zusuchen, dort ein Kraftwerk zu planen und die Infrastruktur des Raumeseinzubeziehen.Material:AtlasZeichenblattLinealVerschiedene StifteTaschenrechnerSeite 34

SONG WRITINGBRAINSTORMING!EIN LIED FÜR DICHTEXT!ORGANISATION!Instrumente:Gesang:Ablauf des Liedes:Seite 35