Studienarbeit von Thomas Schmidt

Im Rahmen der Studienarbeit von Thomas Schmidt, Diplom-Student der Materialwissenschaft an der Friedrich-Schiller-Universität Jena, zum Thema: „Konzipierung von Experimenten zu Wärme und Temperatur für unterschiedliche Altersklassen unter Beachtung werkstoffwissenschaftlicher Aspekte“ entstand  die Ausarbeitung der Experimente für das Thermometermuseum Geraberg unter der Betreuung von Frau Prof. Dr. Dörte Stachel.
Die Experimente sind auf die jeweiligen Altersklassen angepasst. Hierzu sind Arbeitsblätter für Schüler und Lehrer, sowie ergänzende Informationen über die didaktischen Hintergründe und fachliche Erläuterungen gegeben.
Hier nun eine Übersicht über das Versuchsangebot:

Altersgruppe 5 bis 8 Jahre

Es wird gezeigt, dass der menschliche Temperatursinn keine objektive Temperaturmessung ermöglicht. Die Schüler können begreifen, dass zur Bestimmung der Temperatur ein vom Menschen unabhängiges Messinstrument benötigt wird.
Die zwei Schüsseln mit lauwarmem Wasser gleicher Temperatur werden verwendet, weil das Gehirn dem Gefühl sofort widersprechen würde, tauchte man beide Hände in das gleiche Gefäß,  in dem sie Unterschiedliches wahrnehmen sollten.

Temperaturausdehnung

Hier soll den Schülern verdeutlicht werden, das Erwärmung auch eine Ausdehnung von Stoffen zur Folge hat. Bei dem Experiment könnte auch auf die Bedeutung von Bimetallen in der Temperaturmessung und Regulierung hingewiesen werden. Sie finden in verschiedensten Thermostaten und Heizelementen Anwendung. In den Schülern soll das Interesse an den Hintergründen geweckt werden, Fragen, warum sich Körper und Gase bei Erwärmung ausdehnen.

Was ist Temperatur

Die Schüler lernen hier praktisch den Umgang mit dem Thermometer.

Das Ablesen der Skalen sollte ihnen, falls nicht bekannt, erklärt werden.
Des weiteren bekommen die Schüler hierbei ein Gefühl für verschiedene Temperaturen und lernen reale Zustände den abstrakten Werten zuzuordnen.

Wärmeleitung (Warum fühlen sich verschiedene Materialien bei Raumtemperatur unterschiedlich an)

Den Schülern soll hier klar werden, dass nicht nur unser Temperatursinn subjektiv arbeitet sondern uns auch verschiedene Materialien täuschen.
Sie führen abhängig von ihren charakteristischen Stoffeigenschaften die Wärme schneller oder langsamer ab, was wir dann als kalte oder warme Oberfläche wahrnehmen.

Altersgruppe 9 bis 11 Jahre

Was ist Temperatur - Gefühlte Temperatur

Die Schüler lernen hier praktisch den Umgang mit dem Thermometer.
Das Ablesen der Skalen sollte ihnen, falls nicht bekannt, erklärt werden.
Des weiteren bekommen die Schüler hierbei ein Gefühl für verschiedene Temperaturen und lernen reale Zustände den abstrakten Werten genauer zuzuordnen. Sie bekommen Gelegenheit ihr Wissen über Temperaturen in ihrer alltäglichen Umgebung zu schulen, Temperaturen an verschiedenen markanten Stellen zu schätzen und aufzunehmen.

Wärmeausdehnung (am Beispiel verschiedener Flüssigkeiten)

Die Schüler können hier an einfachen Experimenten sehen, wie unterschiedlich in ihren Eigenschaften scheinbar ähnliche Stoffe sein können. Die Volumenänderung von Stoffen bei Temperaturänderung – wird hierbei deutlich. Ihnen kann hieran geschildert werden, wie Thermometer geeicht werden.

Mischtemperatur (Mischen + Messen von Flüssigkeiten verschiedener Temperaturen)

Die Schüler lernen hier praktisch den Umgang mit dem Thermometer.
Das Ablesen der Skalen sollte ihnen, falls nicht bekannt, erklärt werden.
Des weiteren erfahren sie, wie man Flüssigkeiten mischt und dabei Mischungsverhältnisse einschätzt.

Altersgruppe 12 bis 14 Jahre

Die Schüler können hier an einfachen Experimenten sehen, wie unterschiedlich in ihren Eigenschaften scheinbar ähnliche Stoffe sein können. Die Volumenänderung von Stoffen bei Temperaturänderung – wird hierbei deutlich. Den Schülern kann hieran geschildert werden, wie Thermometer kalibriert werden und wie sie eine Skala bekommen.

Wärmestrahlung (wie wird Wärme von Oberflächen aufgenommen)

Den Schülern soll gezeigt werden, dass unterschiedliche Oberflächen Wärme unterschiedlich stark absorbieren. Es kann auf verschiedene Zusammenhänge hingewiesen werden auch auf die Eigenschaft dieser Oberflächen, die Wärme wieder abzustrahlen.

Wärmeleitung (Warum fühlen sich verschiedene Materialien bei Raumtemperatur unterschiedlich an; Wachstropfentest)

Den Schülern soll hier klar werden, dass nicht nur unser Temperatursinn subjektiv arbeitet sondern uns auch verschiedene Materialien täuschen.
Sie führen abhängig von ihren charakteristischen Stoffeigenschaften die Wärme schneller oder langsamer ab, was wir dann als kalte oder warme Oberfläche wahrnehmen.
Ihnen wird gezeigt, was Wärmeleitung bedeutet. Es wird im Experiment deutlich, welche Materialien die Wärme besser bzw. schlechter leiten und dass es sogar bei Metallen Unterschiede gibt. Es soll hier die Neugier geweckt werden, Hintergründe zu erfahren.

Temperatur – Dichte – Auftrieb (Galilei - Thermometer)

Bei dem Galilei - Thermometer handelt es sich um ein sehr altes, aber geniales Instrument zur Temperaturbestimmung. Den Schülern soll hier der Zusammenhang zwischen Temperatur, Dichte und Auftrieb auf einfache Weise klargemacht werden. Sie lernen hier die Funktionsweise und die Hintergründe zum Galilei - Thermometer kennen.