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EntropiEntropieeEE
NNTTRROOPPIIEE
Bezug zu den Bezug zu den BildungsstandardsBildungsstandardsDie physikalische Größe Die physikalische Größe EntropieEntropieDidaktische ÜberlegungenDidaktische Überlegungen
Ein Unterrichtsgang zur Ein Unterrichtsgang zur EntropieEntropie
Bildungsstandards 9 Bildungsstandards 9 /10/10
EENNTTRROOPPIIEE
Grundlegende physikalische Grundlegende physikalische GrößenGrößen
Die Schülerinnen und Schüler kennen Die Schülerinnen und Schüler kennen technische Möglichkeiten zum technische Möglichkeiten zum „Energiesparen“ und zur Reduzierung von „Energiesparen“ und zur Reduzierung von „„EntropieerzeugungEntropieerzeugung“.“. InhalteInhalte
Entropie Entropie (Entropieerzeugung)(Entropieerzeugung)
Strukturen und AnalogieStrukturen und Analogie
InhalteInhalte
Beschreibung von thermischen Beschreibung von thermischen Energietransporten Energietransporten
Die Größe EntropieDie Größe Entropie
EENNTTRROOPPIIEE
Die thermodynamische Die thermodynamische EntropieEntropie
dS = dQ / TdS = dQ / T
Die statistische EntropieDie statistische Entropie
S = k ∙ ln PS = k ∙ ln P
Die Entropie ist ein Maß für die Die Entropie ist ein Maß für die Nichtverfügbarkeit von EnergieNichtverfügbarkeit von Energie
Didaktische Didaktische ÜberlegungenÜberlegungen
EENNTTRROOPPIIEE
Der statistisch eingeführte Der statistisch eingeführte Entropiebegriff ist für die Mittelstufe Entropiebegriff ist für die Mittelstufe zu abstrakt.zu abstrakt.Der thermodynamische Zugang Der thermodynamische Zugang benötigt keine zusätzlichen benötigt keine zusätzlichen Modellannahmen.Modellannahmen.Der Begriff „Wärme“ kann durch Der Begriff „Wärme“ kann durch „thermische Energie“ ersetzt werden.„thermische Energie“ ersetzt werden.
Ein Ein UnterrichtsgangUnterrichtsgang
EENNTTRROOPPIIEE
Eine Temperaturdifferenz Eine Temperaturdifferenz treibt ein Thermokraftwerk treibt ein Thermokraftwerk an.an.
Ein Ein UnterrichtsgangUnterrichtsgang
EENNTTRROOPPIIEE
Durch das Anschließen einer Batterie Durch das Anschließen einer Batterie wird das Thermoelement zu einer wird das Thermoelement zu einer WärmepumpeWärmepumpe
Ein Ein UnterrichtsgangUnterrichtsgang
EENNTTRROOPPIIEE
Energie fließt vom Netzgerät zur Energie fließt vom Netzgerät zur Wärmepumpe und zum Wärmepumpe und zum ThermokraftwerkThermokraftwerk
Ein Ein UnterrichtsgangUnterrichtsgang
EENNTTRROOPPIIEE
Das, was durch das Das, was durch das Thermokraftwerk hindurchströmt Thermokraftwerk hindurchströmt und thermische Energie und thermische Energie transportiert, nennt man transportiert, nennt man EntropieEntropie
Wärme-pumpe
Thermokraft-werk
ENERGIE
Entropie
Ein Ein UnterrichtsgangUnterrichtsgang
EENNTTRROOPPIIEE
Ein Tauchsieder erhitzt Ein Tauchsieder erhitzt Wasser.Wasser.
Entropie wird erzeugt.Entropie wird erzeugt.
Alltagssprache: Wärme wird erzeugt.Alltagssprache: Wärme wird erzeugt.
Ein Ein UnterrichtsgangUnterrichtsgang
EENNTTRROOPPIIEE
Ein Tauchgefrierer kühlt Wasser Ein Tauchgefrierer kühlt Wasser ab. ???ab. ???
Es gibt kein Gerät, das nur durch Es gibt kein Gerät, das nur durch Abkühlen Energie aufnimmt und Abkühlen Energie aufnimmt und umwandelt. umwandelt. (Inhalt 2. HS)(Inhalt 2. HS)
Entropie kann erzeugt, jedoch Entropie kann erzeugt, jedoch nicht vernichtet werden.nicht vernichtet werden.
Ein Ein UnterrichtsgangUnterrichtsgang
EENNTTRROOPPIIEE
Reversible Prozesse: keine Reversible Prozesse: keine EntropieerzeugungEntropieerzeugung
Irreversible Prozesse: EntropieerzeugungIrreversible Prozesse: Entropieerzeugung
Die Zeit läuft in die Richtung, in der Die Zeit läuft in die Richtung, in der Entropie erzeugt wird.Entropie erzeugt wird.
Die beiden Bilder sind zeitlich falsch Die beiden Bilder sind zeitlich falsch geordnet: aufwärtsbrennende Kerzen gibt es geordnet: aufwärtsbrennende Kerzen gibt es nicht!nicht!