Werkstoffeigenschaften prüfen und Brennstoffe vergleichen
NaturwissenschaftenStoffe und MaterialienAlter 11–12Virtuelles Labor
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Als Nächstes in Stoffe und Materialien
Wählen Sie einen Werkstoff (Kupfer, Aluminium, Stahl, Kunststoff, Glas, Holz, Gummi) und führen Sie eine Prüfung durch: in einen Stromkreis einbauen, um die elektrische Leitfähigkeit zu prüfen, ein Stabende erhitzen, um zu sehen, wie schnell sich die Wärme ausbreitet, mit einer Stahlspitze ritzen, um die Härte zu vergleichen, oder an einem feuchten Ort lagern, um zu sehen, ob er rostet. Die Übersichtstabelle rechts füllt sich mit den Ergebnissen und nennt Alltagsgegenstände aus diesem Werkstoff. Im Brennstoffmodus verbrennen Sie 1 kg Brennholz, Kohle, Spiritus, Petroleum, Benzin oder Flüssiggas: Die Simulation berechnet die freigesetzte Wärme Q = m·q, wie viele Liter Wasser damit zum Sieden gebracht werden können und wie viel CO₂ freigesetzt wird.
Lektion: Gebräuchliche Werkstoffe und Brennstoffe
Was sie zeigt
Werkstoffe werden nach den Eigenschaften ausgewählt, die eine Anwendung verlangt. Metalle wie Kupfer und Aluminium leiten Strom und Wärme gut und eignen sich für Leitungen und Kochtöpfe, während Kunststoff, Gummi, Glas und Holz elektrische Isolatoren und schlechte Wärmeleiter sind und sich für Griffe und Kabelummantelungen eignen. Die Härte wird auf der Mohs-Skala durch Ritzen mit einer Stahlspitze verglichen, und Stahl rostet bei Feuchtigkeit, wenn er nicht geschützt ist. Bei Brennstoffen gibt der Heizwert q die Energie pro verbranntem Kilogramm an, also Q = m·q; fossile Brennstoffe liefern viel Energie, setzen aber auch CO₂ frei.
So funktioniert es
Wählen Sie unter Inhalt die Option Werkstoffeigenschaften prüfen, dann einen Werkstoff und eine Prüfung, klicken Sie auf Prüfung starten und beobachten Sie Lampe, schmelzendes Wachs, Kratzer oder Rost. Tippen Sie auf Zeilen der Übersichtstabelle, um den Werkstoff zu wechseln und alle vier Spalten zu füllen; besprechen Sie dann, wofür sich jeder Werkstoff eignet. Wechseln Sie zu Brennstoff verbrennen, Heizwert vergleichen, wählen Sie Brennstoff und Masse und vergleichen Sie die freigesetzte Wärme, wie viele Liter Wasser zum Sieden kommen und das entstehende CO₂.
Einstellbare Parameter
- Inhalt Werkstoffeigenschaften prüfen, Brennstoff verbrennen, Heizwert vergleichen
- Zu prüfender Werkstoff Kupfer, Aluminium, Stahl (Eisen), Kunststoff, Glas, Holz, Gummi
- Prüfung Elektrische Leitfähigkeit (mit Lampe in einen Stromkreis einbauen), Wärmeleitfähigkeit (ein Stabende erhitzen), Härte (mit einer Stahlspitze ritzen), Rosten / Schäden bei Feuchtigkeit
- Zu verbrennender Brennstoff Trockenes Brennholz (q = 10 MJ/kg), Kohle (q = 27 MJ/kg), Spiritus, Ethanol (q = 27 MJ/kg), Petroleum (q = 44 MJ/kg), Benzin (q = 46 MJ/kg), Flüssiggas (q = 46 MJ/kg)
- Masse des verbrannten Brennstoffs 0,5–5 kg
Fragen zum Erkunden
- Warum bestehen Topfgriffe meist aus Kunststoff oder Holz und nicht aus Metall?
- Welcher Brennstoff in der Simulation setzt pro Kilogramm die meiste Wärme frei, welcher die wenigste?
- Welche Kriterien außer dem Heizwert sollte man bei der Wahl eines Brennstoffs berücksichtigen?
