Unterrichtseinheit Kühlschrank

Inhalte

• Autoren
• Vorbemerkungen
• Bezug zu den Standards
• Unterrichtsverlauf
• Verwendete Materialien in der Übersicht
• Download der gesamten Einheit als Zip-file (Word-Format, 7,2 MB)

Autoren

Bettina Laurer, Alexander-von-Humboldt-Gymnasium, Konstanz, BeLauKN@aol.com
Matthias Metzler, Alexander-von-Humboldt-Gymnasium, Konstanz, metzler.off@t-online.de

Vorbemerkungen

Es können sehr gut individuelle Schwerpunkte gesetzt werden, je nach Kompetenzen der unterrichtenden Lehrer und Interessenlage der Schüler. Einzelne Aspekte können problemlos ausgebaut oder auch teilweise weggelassen werden. Am besten ist dies aus der Mindmap zu diesem Thema ersichtlich. Eher fakultative Elemente sind hier mit "Exkurs" gekennzeichnet. Sie können hier das  Mindmap (*.mmp) als zip-file (4 kb) herunterladen.

Bezug zu den Standards

Das Thema Kühlschrank behandelt einen breiten Ausschnitt der Bildungsstandards für das Fach NwT. Dabei können je nach Interesse und Neigung von Schülern und Lehrern unterschiedliche Schwerpunkte gesetzt werden. Folgende Schaubilder verdeutlichen einige Kompetenzen und Inhalte, die durch das Thema Kühlschrank abgedeckt werden.

Unterrichtsverlauf

Zeit	Thema	Inhalt	Methoden und Materialien
1h	Themensammlung	Mindmap erstellen Vorschlag für den Einstieg mit Bildern vom haushaltsüblichem Kühlschrankinhalt, von Kühllastwagen auf der Autobahn, Getränkeflaschen, Mindmap als Plakat (bleibt im NwT-Raum) oder Folie/Kopie	Moderationsmethode  Mindmap Kühlschrank
2 h	Planung der Kühlbox	Planung einer Kühlbox mit Haushaltsmitteln. Bau als Hausaufgabe	Gruppenarbeit  Materialien zum Bau einer Kühlbox
3 - 5 h	RGT-Regel	Temperaturabhängigkeit der Gasproduktion einer Brausetablette	Praktikum zur RGT-Regel Anregung: RGT-Regel  biologisch
6 - 7 h	Exkurs Kältemischungen	Kältemischungen herstellen und vergleichen	Praktikum:  Kältemischungen
8 - 9 h	Praktikum Lebensmittel-konservierung	Bakterienwachstum unter verschiedenen Konservierungsbedingungen	Praktikum in arbeitsteiligen Gruppen  Hinweise für das Praktikum
10 - 11 h	Auswertung des Praktikums	Zusammenfassung der Ergebnisse der verschiedenen Praktikumsgruppen	Kurzvortrage über die Ergebnisse des einzelnen Gruppen und Diskussion
12 - 13 h	Exkurs: Nahrungsschädlinge	Nahrungsschädlinge im Haushalt	Arbeitsteilige  Gruppenarbeit mit Plakaterstellung
	Exkurs: Praktikum: Isolationswirkung verschiedener Materialien	Vergleich der Kühlwirkung (siehe Isolationswirkung). Diskussion: Worauf kommt es an beim Isolieren? (Wärmebrücken, Schichtdicke, mögliche Konvektion)	Experimente
14 h	Prämierung der Kühlboxen		Vorstellung der Boxen durch die Gruppen. Zusammenfassung an der Tafel.
15 - 16 h	Auswertung des Praktikums	Präsentation, Vergleich und Diskussion der Ergebnisse	Auswertungsergebnisse
17 h	Kühlung	Aufbau des Kühlschrank, Kühlrippen, Drehregler, Kompressor	Untersuchung des Kühlschranks im Klassenzimmer. Schemazeichnung zum Aufbau
18 - 20 h	Kühlung	Praktikum Phänomene des Kühlschranks	Praktikum
21 h	Wie funktioniert ein Kühlschrank?	Kühlkreislauf	Lehrerzentriert mit Abbildung, z. B. aus dem Physikbuch
22 - 24 h	Exkurs: Temperaturmessung	Bimetall, Thermoelement, evtl. Flüssigkeitsthermometer Genaue Absprache mit Physik! Den SchülerInnen sollte bekannt sein, wie man eicht. Vorsicht beim Umgang mit siedenden Wasser!	Zirkelpraktikum (Aufnahme von Messdaten selber planen, durchführen und auswerten). Kann in mehreren Einzelstunden durchgeführt werden
25 - 26 h	Regelung	Bau einer geregelten Heizung mit Hilfe eines Bimetallschalters	Praktikum
27 h	Regelung	Wie funktioniert ein Regelkreis?	Lehrerzentriert,  Folie
28 - 30 h	Exkurs: Regelung	Bau eines Lichtpfeifers	Arbeitsblatt
31 h	Exkurs: Transistor	Verstehen, wie eine Transistor funktioniert, dessen Wirkungsweise beim Bau der Lichtpfeifers kennen gelernt wurde	Lehrerzentriert /  Folie / AB
32 h	Exkurs: Regelung	Bau oder Analyse einer geregelten Kühlung mit Hilfe von Transistor und Ventilator	Demoversuch
33 - 34 h	Exkurs: Gegenstromprinzip	Bau und Untersuchung eines Modellanlage	Demoversuch oder Referat
35 - 36 h	Thermoregulation im Tierreich	Thermoregulation bei wechsel- und gleichwarmen Tieren	Gruppenarbeit oder Referat
37 h	Kühlschrank und Umwelt		Referate,  Exkursion

Verwendete Materialien in der Übersicht

Materialien und Geräte

Bezugsquellen für elektrisch/elektronische Bauteile, Bausätze, Geräte und Literatur

Conrad Electronic GmbH, Klaus-Conrad-Straße 2, 92530 Wernberg-Köblitz,
Tel. 09604 408988, www.conrad.de, Bauteile, Bausätze, Werkzeug

• Schallwandler: Bestellnummer: 75 16 69-50 Preis: Eur 1,31)
• Transistor (npn-Transistor) z.B. BD 135 Bestellnummer: 15 09 83-50 Preis: Eur 0,34)
• Fotowiderstände: Preis ca. Eur 1,00
• Heißleiter NTC Bestellnummer 46 72 43-50, Preis: Eur 1,26 Temperaturbereich -55 bis
  +300 °C

ELV Elektronik AG, 26789 Lehr,
Tel. 0491 600888, www.elv.de , Bauteile, Bausätze, Werkzeug

Opitec-Handel GmbH, Postfach 20, Hohlweg 1, 97232 Giebelstadt-Sulzdorf,
Tel. 01805 908908, www.opitec.de, Bauteile, Bausätze, Werkzeug

Traudl Riess, Werklehrmittel, St-Georgen-Straße 6, 95463 Bindlach,
Tel. 09208 9119, www.traudl-riess.de, Bauteile, Bausätze, Werkzeug

AMTU, Arbeitsmittel für den Technikunterricht,
D. Apfelbach, Kreuzstraße 80, 73730 Esslingen,
Tel. 0711 3180480, www.amtu.de, Bauteile, Bausätze, Werkzeug

LPE-Technik, Eberbach, Tel. 06271 923432, www.technik-lpe.de, nur Bausätze

AATiS, Arbeitskreis Amateurfunk und Telekommunikation in der Schule,
Vorsitzender: Wolfgang Lipps, Sedanstraße 24, 31177 Harsum ;
email: dl4oad@aatis.de; www.aatis.de,

Gemeinnütziger Verein, viele ideenreiche Bauvorschläge insbesondere für Projekte einzelner Schüler in den "Praxisheften" 1-12, auf CD's und in etwa halbjährlichen Heften "Rundschreiben", z.T. auch im Internet; liefert auch Platinen und Bausätze

LEU, Wiederholdstraße 13, 70174 Stuttgart, Hefteverkauf unter Tel. 0711 1849549

Leybold Didaktik, Leyboldstrasse 1, 50354 Hürth, Tel.: 02235-604-0, www.leybold-didactic.com

• Bimetallstreifen Preis 8,90 DM (?)
• Dampfentwickler Preis 258,00 DM Bestellnummer 303 28

Conatex, Rombachstraße 65, 66539 Neunkirchen, Tel.:06821-94110, www.conatex.com

• Bimetallstreifen Preis: Eur 2,40

Spezielle Bausätze und Geräte

Lichtpfeifer = Schrankwächter, Bausatz Nr. 105.107, Eur 4,70, Opitec ;
Bimetallregler, Bausatz eher für Naturphänomene, Nr. 25.020.0, Eur 3,90 , Traudl Riess;
Lötkolben "Ersa 30" mit Dauerlötspitze, Nr. 40-241-54, Eur 17,95, ELV
Netzgerät, 0-15 V, max. 2 A, regelbare Strombegrenzung, mit digitalen Strom- und
Spannungsanzeigen, Nr. 40-498-88, Eur 49,95, ELV

Literatur

Boysen, Gerd et al.: Physik für Gymnasien, Sekundarstufe I, Länderausgabe B, Teilband 1 + 2, Cornelson Verlag Berlin 1990.

Dorn; Bader: Physik Mittelstufe, Hannover 1992.

Götz,Rainer; Dahncke,Helmut: Handbuch des Physikunterrichts, Sekundarbereich I, Bände 3 + 6, Aulis Verlag Köln 1986.

Informations- und Werbematerial zum Thema Kühlschrank gibt es unter folgenden Adressen:

Axima Refrigeration GmbH
Kemptener Str. 11-15
88131 Lindau

BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
Hochstr. 17
81669 München

Foron Haus- Küchentechnik GmbH
Arnsfelder Straße 4
09518 Niederschmiedeberg

Fachverband für Energie-Marketing und �Anwendung (HEA): Kühl- und Gefriergeräte, 2001.

Bezugsquelle: VWEW Energieverlag Gmb
Rebstücker Straße 59
60326 Frankfurt am Main

Spezielle Literatur zur Elektronik:

Wörlen, Schell, Schneider, "Elektronik", Aulis Verlag Deubner, 2001, aus der Reihe Unterricht Physik, Unterrichtsmaterialien für Lehrer, Eur 22.-

Tietze, Schenk, "Halbleiter-Schaltungstechnik", Springer-Verlag, Berlin, 2002, Eur 90.-

Horowitz, Hill, "Die hohe Schule der Elektronik, Teil 1: Analogtechnik", Elektor-Verlag, 2002, Eur 46.-

Kiefer, Labs, "Messen, Steuern, Regeln mit dem PC", Verlag Handwerk und Technik, 1996, 80 S., Eur 4.- ( bei www.bol.de ), das Buch enthält eine Vielzahl einfacher Schaltungen zum Anschluss an die parallele, serielle oder Gameport-Schnittstelle eines PC's, alle mit kommentierten Programmen in BASIC und PASCAL, ideal für Schülerprojekte

Leu-Heft T 34, "Fräsen von Platinen mit dem Koordinatentischsystem KOSY", erfordert die CNC-Fräsmaschine KOSY der Firma Max-Computer, Schömberg im Schwarzwald, KOSY A5 ab ~ Eur 1800.-, www.max-computer.de;

Leu-Heft T 33, "Messen-Steuern-Regeln" beschreibt die schulische Anwendung des Ein- und Ausgabeinterfaces CIUS der Firma Max-Computer, Schömberg im Schwarzwald, Eur 250.-, www.max-computer.de

Internet

www.pflaum.de : Der Kühlschrank wird 75.

www.physik.uni.muenchen.de/didaktik/U_materialien/leifiphysik/kuehlschrank.htm
Animation Kühlschrankfunktion

Elektronik-Lehrgang im Internet: www.elektronik-kompendium.de

Fertige Arbeitsblätter mit Schaltungen für Schüler und Tipps zur Herstellung von Platinen im Ätzverfahren enthält die Internetseite www.gutenbergschule.de