Chemische Versuche mit einer Wärmebildkamera - Unsichtbares sichtbar machen

Chemische Versuche mit einer Wärmebildkamera

Gymnasium

Chemie

7. | 8. | 9. | 10. Klasse

1 - 8 Unterrichtsstunden

Beschreibung

Durch die KMK wurden die Lehrpläne hinsichtlich des Einsatzes von digitalen Elementen im Unterricht angepasst. Ein Beispiel dafür ist Augmented Reality: Unsichtbares sichtbar machen. Wärme ist für das menschliche Auge unsichtbar. Die Wärmebildkamera macht die temperaturabhängige Wärmeabstrahlung eines Versuches eindrucksvoll sichtbar, und zwar in der Fläche und im zeitlichen Verlauf. In dieser Unterrichtseinheit werden verschiedene Versuche vorgestellt, in denen das Wärmebild exotherme und endotherme Vorgänge räumlich und zeitlich sichtbar machen kann.
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# ampholyte
# puffer
# säuren und basen
# neutralisation
# salze
# chemisches gleichgewicht

Kompetenzen

Klassenstufe:7–10
Dauer:Je 1 Unterrichtstunde pro Versuch
Kompetenzen:1. Stoffeigenschaften selbstständig experimentell erforschen; 2. energetische Vorgänge im Wärmebild nicht nur punktuell, sondern in der Fläche sichtbar machen; 3. Temperaturverläufe sichtbar machen
Thematische Bereiche:Stoffeigenschaft Wärmeleitfähigkeit, Gitterenthalpie, Gitterenergie, Energieumsatz bei chemischen Reaktionen, Hydratationsenthalpie (-energie), Neutralisationsenthalpie (-energie), Reaktionsenthalpien, intermolekulare Wechselwirkungen

Inhaltsangabe

Bü = Bilderübersicht, Lv = Lehrerversuch, Sv = Schülerversuch

Vorbemerkung:

Die GBU zu den verschiedenen Versuchen finden Sie im

Jahrgangsstufe 7

Thema:Stoffeigenschaften – Wärmeleitfähigkeit
M 1 (Sv)Wärmeleitfähigkeit
Dauer:Vorbereitung: 5 min, Durchführung: 10 min
Geräte:
  • Schutzbrille
  • Wärmebildkamera Seek® oder FLIR®
  • Smartphone oder Tablet
  • Schere
  • Metallstäbe Titan und Eisen oder andere (d = 8–12 mm; l = ca. 10 cm)
  • Isolierband (blau oder schwarz)
Thema:Trennverfahren: Destillation
M 2 (Lv)Wasserdestillation mit einem Luftkühler
Dauer:Vorbereitung: 15 min, Durchführung: 25 min
Chemikalien:
  • dest. Wasser
  • Lebensmittelfarbe (z. B. Blau)
Geräte:
  • Schutzbrille
  • Wärmebildkamera Seek® oder FLIR®
  • Smartphone oder Tablet
  • Erlenmeyerkolben (250 ml)
  • Stativ, Muffe, Stativklammer
  • Hebebühne
  • Destillationsapparatur: Heizgerät, Rundkolben (250 ml), Luftkühler

Jahrgangsstufe 9–10

Themen:(didaktisch reduziert) Gitterenthalpie, Hydratationsenthalpie, intermolekulare Wechselwirkungen, Neutralisationsenergie
M 3 (Sv, Lv)Taschenwärmer
Dauer:Vorbereitung: 5 min, Durchführung: 5 min
Geräte:
  • Schutzbrille
  • Wärmebildkamera Seek® oder FLIR®
  • Smartphone oder Tablet
  • Taschenwärmer (der Taschenwärmer muss in der flüssigen, „aufgeladenen“ Form vorliegen und Raumtemperatur haben)
M 4 (Sv, Lv)Kältemischung
Dauer:Vorbereitung: 5 min, Durchführung: 10 min
Chemikalien:
  • Petrischale mit eingefrorener Wasserschicht/Eisschicht (ca. 3–5 mm dick)
  • Natriumchlorid oder Speisesalz
Geräte:
  • Schutzbrille
  • Wärmebildkamera Seek® oder FLIR®
  • Spatel
  • Smartphone oder Tablet
M 5 (Sv, Lv)Lösungswärme – Lösungskälte
Dauer:Vorbereitung: 10 min, Durchführung: 10 min
Chemikalien:
  • Ammoniumchlorid
  • Natriumchlorid
  • Lithiumchlorid
  • dest. Wasser
Geräte:
  • Schutzbrille
  • Wärmebildkamera Seek® oder FLIR®
  • Smartphone oder Tablet
  • Reagenzglasständer
  • 3 Reagenzgläser
  • 3 Rührstäbe
  • 1 Spatel
M 6 (Sv, Lv)Verdunstungskälte
Dauer:Vorbereitung: 5 min, Durchführung: 10 min
Chemikalien:
  • Propanon (Aceton)
  • Ethanol
  • dest. Wasser
Geräte:
  • Schutzbrille
  • Wärmebildkamera Seek® oder FLIR®
  • Smartphone oder Tablet
  • dreigeteile Petrischale oder 3 Petrischalen
  • 2 Einwegpipetten
M 7 (Sv, Lv)Neutralisationswärme
Dauer:Vorbereitung: 10 min, Durchführung: 10 min
Chemikalien:
  • Sv: Natronlauge (c = 1 mol/l)
  • Sv: Schwefelsäure (c = 1 mol/l)
  • Lv: Natronlauge(c = 5 mol/l)
  • Lv: Schwefelsäure(c = 5 mol/l)
Geräte:
  • Schutzbrille
  • Wärmebildkamera Seek® oder FLIR®
  • Smartphone oder Tablet
  • Petrischale
  • 2 Einwegpipetten

Jahrgangsübergreifend

Thema:Energetik, exotherme Reaktion
M 8 (Lv)Wasserstoffballon
Dauer:Vorbereitung: 10 min, Durchführung: 5 min
Chemikalien:
  • Wasserstoffgas (aus Druckgasflasche)
Geräte:
  • Schutzbrille
  • Wärmebildkamera Seek® oder FLIR®
  • Smartphone oder Tablet
  • Luftballon
  • Holzstiel oder Besenstiel (1,5 m)
  • Kerze
  • Feuerzeug oder Streichhölzer
Thema:Übersicht aller von der Wärmebildkamera aufgenommenen Bilder zu den entsprechenden Versuchen
M 9 (Bü)Übersicht Wärmebilder zu den Versuchen

Minimalplan

Die Versuche können unabhängig voneinander an den jeweiligen Themenschwerpunkten im Lehrplan eingesetzt werden. Es gibt keinen Minimalplan.

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