Hinweise

442 Konvektion

• Haartrockner, Ventilator
• Kerze
• Schere, Bleistift, Stecknadel, Magnet
• 1-ℓ-Becherglas, Wasser, Tinte,
• Tauchsieder, Stativmaterial bzw. Gasbrenner, Gestell mit Auflage

• Energieübertragung durch Luftströmungen nachweisen und beschreiben (Konvektion)
• Bedeutung der Konvektion bei der Energieabgabe des menschl. Körpers erleben
• (Aufwinde  durch Konvektion beschreiben und erklären)

Fachlicher Hintergrund und technische Hinweise:

• Führt ein strömendes Gas oder eine strömende Flüssigkeit Energie mit, spricht man von Konvektion. Ohne Temperaturunterschied gibt es keine Konvektion. Die Strömung kann durch Pumpen o.ä. erzwungen werden (z.B. Haartrockner) oder z.B. durch Dichte- oder Druckunterschiede selbsttätig geschehen (z.B. Wasser im Kochtopf, Wind).
• Neben der Wärmestrahlung und der Verdunstung (u.a. Schwitzen) ist die Konvektion eine wichtige Möglichkeit der Energieabgabe bei Mensch und Tier.
• Als Ventilator kann man z.B. den E-Motor mit Propeller aus der Energiebox 1 mit einer 4,5-V-Batterie benutzen. Ein Haartrockner mit Kaltstufe ist auch möglich.
• 4423_AB1_Konvektion.docx,
• Bei 2. Ist ein Teelicht zu „schwach“. Ähnlich ist hier der übliche Aufwindversuch („Kamin“ über Teelicht, s. Biosphäre BNT, S. 79 oder Natura BNT Gesamtband, S. 79)
• 2. f): Damit man den scheinbaren „Schatten“ beobachten kann, benötigt man eine möglichst punktförmige Lichtquelle, z.B. eine Experimentierleuchte oder die Lampe einer Handykamera. Man stellt die Kerze etwa 1-2 m vor eine helle Wand.
• Das Konvektionswindrad (4425_AB2_Windrad_Vorlage.docx) erlaubt einen empfindlichen Nachweis von Luftströmungen. Entscheidend hierfür ist die kleine Reibung durch das Anhängen an einen Magneten (z.B. aus 2203_Magnet&Strom-Box.docx) und die kleine Masse des Windrades. Vorsicht, falls man hiermit die Luftströmung über einer Kerze nachweisen möchte!
• Beim Versuch von 4426 AB3 kann man die Temperatur im Wasser messen. Man darf das Thermometer darf nur vorsichtig bewegen, sonst zerstört man die Konvektionszelle, sodass keine Beobachtung mehr möglich ist.
• Sicherheitsmaßnahmen bei AB1 und AB3 nicht vergessen!
  Für den Versuch bei 4426_AB3_Konvektion_Anwendung_Tauchsieder.docx gibt es eine 4404_GBU_Konvektion_Wasser.docx und eine 4405_BA_Tauchsieder.docx, die auch eine BA für Schülerinnen und Schüler umfasst. (Umgang mit dem Gasbrenner siehe 43 Energie und Verbrennung)

Didaktische und methodische Hinweise:

• Zentral ist auch hier der Bezug zum eigenen Körper.
• Außer im Modellversuch bei 4426_AB3_Konvektion_Anwendung_Tauchsieder.docx / Brenner.docx werden nur Luftströmungen untersucht. Die Schulbücher zeigen hier auch Anwendungen wie z.B. die Heizungsanlage (vgl. 4402_Planungshilfen.docx).
• Bei 4423_AB1_Konvektion.docx steht die Energieübertragung durch Konvektion im Vordergrund, während bei 4426_AB3_Konvektion_Anwendung_Tauchsieder.docx / Brenner.docx das Entstehen des Aufwindes thematisiert wird, dessen Energie mittelbar durch die „Thermik“ z.B. von Vögeln und Segelfliegern genutzt wird (vgl. 47 Energieoptimierte Fortbewegung). Anhand der Kerze (4423_AB1_Konvektion.docx) und des Konvektionswindrades (4424_AB2_Konvektion.docx) wird dies auch angesprochen.