Aggregatzustände und Aggregatzustandsänderungen

In dieser Unterrichtseinheit für den Physikunterricht der Sekundarstufe I lernen die Schülerinnen und Schüler die Temperatur als physikalische Größe kennen. Sie führen Temperaturmessungen durch und untersuchen die Auswirkungen von Temperaturänderungen bei den drei Aggregatzuständen. Dabei werden Bezüge zum Sanitär-, Heizungs- und Klimahandwerk hergestellt.

Unterrichtseinheit
Wasserhahn im Freien, an dem sich ein Eiszapfen gebildet hat, vor einer winterlichen Landschaft im Hintergrund.

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Die Unterrichtseinheit bearbeitet entsprechend des Hessischen Lehrplans für das Fach Physik das Thema “Aggregatzustände und Aggregatzustandsänderungen“. Konkret sind die behandelten Inhalte im Themenfeld “Wärmelehre“ verankert. 

Die Unterrichtseinheit bettet Beispiele und Anwendungen aus dem Sanitär-, Heizungs-, Klimahandwerk in das physikalische Themenfeld der Thermodynamik ein. In der ersten Doppelstunde wird zunächst anhand eines Experiments zum subjektiven Temperaturempfinden das Thermometer als Instrument zur Temperaturmessung eingeführt. Die Schülerinnen und Schüler lernen verschiedene Thermometer und Temperaturskalen kennen und üben den Umgang mit dem Thermometer im Experiment. Die Auswertung des Experimentes erfolgt angeleitet in Form eines Temperatur-Zeit-Diagramms. Anknüpfend an das Sanitär-, Heizungs-, Klimahandwerk wenden die Schülerinnen und Schüler ihr in der ersten Doppelstunde erworbenes Wissen an, indem sie Thermometer und Temperaturmessungen an der heimischen Heizungsanlage entdecken und beschreiben.

In der zweiten Doppelstunde lernen die Schülerinnen und Schüler die drei Aggregatzustände anhand eines Videos kennen. Sie beschreiben diese mit Hilfe des Teilchenmodells und wiederholen dabei den Modellbegriff.

In der letzten Doppelstunde wird anhand verschiedener Freihand-Experimente das Verhalten verschiedener Körper bei Wärmezufuhr zunächst experimentell untersucht und anhand dessen wesentliche Kenntnisse zur Volumenänderung von festen Körpern, Flüssigkeiten und Gasen bei Temperaturänderungen erworben und formuliert. Die im Experiment erworbenen Kenntnisse werden anschließend auf verschiedene Beispiele aus dem Heizungsbereich angewendet.
 

Unterrichtsmaterialien "Aggregatzustände und Aggregatzustandsänderungen"

Gesamtdownload

Unterrichtsablauf

Inhalt
Sozial- / Aktionsform

Didaktisch-methodischer Kommentar

Die in der Unterrichtseinheit enthaltenen Themenbereiche Wärme, Temperatur, Temperaturmessungen und Aggregatzustände begegnen den Schülerinnen und Schülern in ihrem Alltag. Physikalische Inhalte werden in einen für die Lernenden sinnvollen Kontext, in diesem Fall schwerpunktmäßig aus dem Sanitär-, Heizungs- und Klimabereich, eingebettet. Dadurch kann die Unterrichtseinheit das Interesse der Schülerinnen und Schüler wecken, da sie ihnen ermöglicht, physikalische Phänomene in ihrem täglichen Leben zu erkennen und besser zu verstehen. 

Vorkenntnisse zum Modellbegriff sind für die in der zweiten Doppelstunde vorgesehene Erarbeitung des Teilchenmodells von Vorteil. Wissenslücken in diesem Bereich können jedoch im Rahmen der Unterrichtseinheit optional wiederholt beziehungsweise nachgearbeitet werden. Dadurch können auch leistungsschwächere Lernende unterstützt werden.

Leistungsstarke Schülerinnen und Schüler erhalten an verschiedenen Stellen hingegen die Möglichkeit, über zusätzliche Aufgaben und Denkanstöße Inhalte zu erarbeiten, die eine Transferleistung erfordern. Im Bereich der Temperaturmessung in der ersten Doppelstunde ist es außerdem denkbar, besonders interessierte oder leistungsstarke Schülerinnen und Schüler als Referat oder Zusatzleistung das Thema “Kalibrierung eines Flüssigkeitsthermometers“ selbstständig vorbereiten zu lassen.

In der Unterrichtseinheit werden verschiedene Methoden der Wissensvermittlung wie beispielsweise Einzel- und Gruppenarbeit und die Arbeit im Plenum angewandt, um eine Aktivierung aller Lerntypen zu erreichen. Das experimentelle Arbeiten als besondere naturwissenschaftliche Methode wird in dieser Einheit verstärkt angewandt und geübt. Im Bereich der Kommunikation üben die Schülerinnen und Schüler das Erschließen und Aufbereiten von Informationen.

Vermittelte Kompetenzen

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • unterscheiden zwischen Wärmeempfinden und Temperatur
  • kennen das Thermometer als Instrument zur Temperaturmessung
  • beschreiben die Aggregatzustände und Phasenumwandlungen mit Hilfe des Teilchenmodells
  • beschreiben die Auswirkungen von Temperaturänderungen auf Festkörper, Flüssigkeiten und Gase

Medienkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • entnehmen Informationen aus einem Video zu Aggregatzuständen und Phasenübergängen
  • nutzen vorgegebene Internetquellen für die Recherche weiterführender Informationen
  • können digitale Werkzeuge bedarfsgerecht einsetzen
  • können Informationen aus einem Text aufgabengeleitet entnehmen und wiedergeben

Sozialkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • verbessern ihre Fähigkeiten ihre Erkenntnisse adressatengerecht zu präsentieren
  • verbessern durch verschiedene Formen der Gruppenarbeit ihre Teamkompetenzen
     

Portalanbieter

Kooperationspartner

Anbieter der Unterrichtseinheit

Auszeichnungen

Autorin

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Maria Lenk

Maria Lenk hat 8 Jahre lang in Berlin an einer integrierten Sekundarschule in der Sekundarstufe 1 und 2 die Fächer Mathematik und Physik unterrichtet. Sie arbeite zurzeit als freiberufliche Autorin und beschäftigt sich dabei vertieft mit digitalen Lernmedien.

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