Wärme, Temperatur und Energie

Die Unterrichtseinheit führt die physikalischen Grundbegriffe „Wärme", „Temperatur“ und „Energie“ ein. Als zentrales Beispiel wird die Erwärmung von Wasser herangezogen. Lehrkräften stehen hierbei drei Arbeitsblätter mit Lösungen zur Verfügung.

Unterrichtseinheit

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Im Rahmen dieser Unterrichtseinheit sollen die physikalischen Grundbegriffe "Wärme", "Temperatur" und "Energie" eingeführt werden. Da diese den Schülerinnen und Schülern in der Regel bereits aus ihrem Alltag bekannt sind, beginnt die Unterrichtseinheit mit dem Abrufen dieses Wissens, womit insbesondere auch die Schülerinnen und Schüler aktiviert werden sollen. Dazu wird entweder in Stillarbeit oder im Plenum eine Mindmap erstellt, die vorhandenes Wissen strukturiert. Anhand eines einfachen Experiments, das auf dem ersten Arbeitsblatt beschrieben ist und daher nicht im Unterricht durchgeführt werden muss, werden die Begriffe veranschaulicht. In einer anschließenden Diskussion im Plenum wird das neu erworbene Wissen gefestigt.

Im zweiten Teil der Unterrichtseinheit erwerben die Schülerinnen und Schüler durch Berechnung der Energie, die für das Erwärmen von Wasser notwendig ist, ein tieferes Verständnis für Energiebedarfe. Durch einfache Rechnungen und Diskussion der Proportionalität zu Stoffmasse und Temperaturunterschied wird die Anwendung der Formel geübt und das Wissen weiter gefestigt.

Im letzten Teil der Unterrichtseinheit wird das alltagsnahe Beispiel eines Vier-Personen-Haushalts aufgegriffen. Dabei werden konkrete Energiebedarfe, die bei der Aufbereitung von Warmwasser im Haushalt entstehen, abgeschätzt und diskutiert. Es sollen in diesem Rahmen insbesondere auch die Ergebnisse im Kontext der der Nachhaltigkeit diskutiert werden. Dabei können die Schülerinnen und Schüler feststellen, wie ihr Alltagshandeln den Energiebedarf ihres eigenen Haushalts entscheidend beeinflusst.

Unterrichtsablauf

Inhalt
Sozial- / Aktionsform

Didaktisch-methodischer Kommentar

Die physikalischen Grundbegriffe "Wärme", "Temperatur" und "Energie" sind den Schülerinnen und Schülern bereits aus ihrem Alltag bekannt und können auch in ihrem späteren beruflichen Kontext, insbesondere auch in handwerklichen Berufen wie Anlagenmechaniker:in Sanitär Heizung Klima (SHK), eine wichtige Rolle spielen. Auch in den Lehrplänen wird diesen Begriffen eine hohe Bedeutung zugesprochen; oft werden sie über die verschiedenen Klassenstufen immer wieder, mit jeweils angepasstem fachlichem Anspruch, neu aufgegriffen.

Von hoher Bedeutung ist insbesondere, dass es den Schülerinnen und Schülern gelingt, die Begriffe "Wärme", "Temperatur" und "Energie" klar voneinander abzugrenzen. Dazu ist ein vertieftes Verständnis notwendig, was sich am besten durch die genaue Besprechung eines Beispiels erreichen lässt. Im Rahmen dieser Unterrichtseinheit soll dazu das Beispiel "Erwärmen von Wasser" herangezogen werden. Dadurch werden abstrakte Begriffe wie "Energie" auf eine konkrete Ebene gestellt und die Schülerinnen und Schüler können ihre Alltagserfahrungen mit physikalischen Fachbegriffen verknüpfen. In den Übungsaufgaben wird der sprachliche Umgang mit den Begriffen trainiert. Zudem sollen zahlreiche Rechenaufgaben den Schülerinnen und Schülern dabei helfen, mit den physikalischen Größen und Einheiten umzugehen.

In dieser Unterrichtseinheit werden verschieden Methoden der Wissensvermittlung angewandt, teils im schnellen Wechsel, um unterschiedliche Lerntypen anzusprechen und die Schülerinnen und Schüler zur Mitarbeit zu animieren. Dazu gehört die Arbeit im Plenum, die Still- und Gruppenarbeit (Think-Pair-Share) sowie das Arbeiten mit Mindmaps.

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Vermittelte Kompetenzen

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • beschreiben den Zusammenhang zwischen Wärme, Energie und Temperatur.
  • berechnen den für die Erwärmung notwendigen Energiebedarf.
  • übertragen ihr Wissen über die Erwärmung von Wasser auf nachhaltiges Handeln im Haushalt.

Medienkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • können ihren Informationsbedarf identifizieren, Daten und Informationen mittels einer einfachen digitalen Suche finden sowie die Daten, Informationen und Inhalte aufrufen.
  • erkennen, welche digitalen Dienste geeignet sind, um als mündige/r Bürgerinnen und Bürger am gesellschaftlichen Leben teilzunehmen.

Sozialkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • kommunizieren ihre Ergebnisse im Plenum und in Gruppenarbeiten.
  • nehmen ihr eigenes Verhalten im Kontext der Nachhaltigkeit wahr und hinterfragen es kritisch.

Portalanbieter

Kooperationspartner

Anbieter der Unterrichtseinheit

Autor

Portrait von Frederik Kesting
Frederik Kesting

Der promovierte Physiker Dr. Frederik Kesting engagiert sich seit vielen Jahren in der Vermittlung von naturwissenschaftlichen Inhalten an Schülerinnen und Schüler. Als freier Autor und Redakteur erstellte er zahlreiche analoge und digitale Medien für den Bildungsbereich.