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Physik 12 (ABU)

gültig ab Schuljahr 2018/19

Ph12 Lernbereich 1: Wärme als Energieform (ca. 40 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • unterscheiden die Größen Druck, Volumen, Temperatur und Wärmemenge mit fachsprachlich korrekten Formulierungen, die sie von alltagssprachlichen bewusst trennen. Sie führen dabei einfache Einheitenumrechnungen durch.
  • ermitteln Mischtemperaturen experimentell, überprüfen ihre gewonnenen Ergebnisse mithilfe des Energieerhaltungssatzes und berücksichtigen neben unterschiedlichen spezifischen Wärmekapazitäten auch Phasenübergänge.
  • werten experimentell gewonnene Messwerte zur Bestimmung der Abhängigkeiten zwischen den Größen Volumen, Druck und Temperatur aus, stellen diese grafisch dar und entwickeln daraus unter Anleitung die allgemeine Gasgleichung. Sie interpretieren die experimentell gefundenen Zusammenhänge anhand einer Modellvorstellung für ideale Gase.
  • berechnen mithilfe der allgemeinen Gasgleichung für ideale Gase die Größen Druck, Temperatur und Volumen, um Beobachtungen aus ihrem Erfahrungsbereich zu erklären, z. B. abgedichteter Kühlschrank, aufsteigende Luftbläschen im Aquarium, Temperaturabhängigkeit des Luftdrucks in Reifen.
  • bestimmen bei Kreisprozessen die Maßzahl des Flächeninhaltes der eingeschlossenen Fläche in einem Volumen-Druck-Diagramm, um diese als den Wert der verrichteten mechanischen Arbeit an oder von einem idealen Gas zu interpretieren.
  • beurteilen die Auswirkungen von Druck und Temperaturveränderungen auf den Wirkungsgrad realer Prozesse, um damit auch die Qualität von Energieumwandlungen in solchen realen Prozessen mithilfe des Wirkungsgrades zu bewerten.
  • präsentieren adressatengerecht und unter Anwendung der Fachsprache Möglichkeiten, den Wärmetransport zu beeinflussen. Hierzu werten sie vorbereitete Quellen zur Wärmeleitung in Natur und Technik aus, z. B. Abkühlkurven bei thermisch isolierten und nicht isolierten Systemen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • spezifische Wärmekapazität
  • Mischtemperatur, Mischungsregel
  • Aggregatzustand, spezifische Schmelzenthalpie, spezifische Verdampfungswärme
  • Zustandsgrößen und Prozessgrößen: p, V, T , U und Q
  • Zustandsänderungen (isobar, isotherm, isochor)
  • allgemeines Gasgesetz, ideales Gasgesetz
  • Kreisprozesse
  • Wärmedurchgang, Wärmedämmung, Newton'sches Abkühlungsgesetz

Ph12 Lernbereich 2: Dynamik von Flüssigkeiten und Gasen (ca. 16 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • beschreiben die Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeiten von Flüssigkeiten und Gasen vom Querschnitt der Durchflussbegrenzung sprachlich und mathematisch, um mit den Ergebnissen die Auswirkungen einer Querschnittsveränderung auf das Strömungsverhalten an Praxisbeispielen zu erläutern. Sie unterscheiden zwischen laminaren und turbulenten Strömungen und erklären die Entstehung von Wirbeln.
  • leiten unter Rückgriff auf bekannte Gesetzmäßigkeiten aus der Mechanik das Strömungsgesetz von Bernoulli her und entwickeln daraus die Größe Staudruck.
  • erläutern Erscheinungen und Anwendungen, insbesondere das Abdecken eines Hausdaches, die Messung von Strömungsgeschwindigkeiten und das hydrodynamische Paradoxon mithilfe der Kontinuitätsgleichung und dem Gesetz von Bernoulli.
  • erklären die Entstehung der Geschwindigkeitsverteilung bei strömenden Medien in Durchflussrohren mithilfe der inneren Reibung und Viskosität, um Rohrquerschnittsfläche und Durchflussrate passend aufeinander abzustimmen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Strömungsgeschwindigkeit von Flüssigkeiten und Gasen
  • Kontinuitätsgleichung
  • Strömungsverlauf (laminare und turbulente Strömung), Wirbel
  • Gesetz von Bernoulli unter Vernachlässigung der Reibung längs einer Rohrwandung
  • Staudruck, Saugwirkung, Druckverlauf längs einer sich verengenden Röhre, hydrodynamisches Paradoxon
  • innere Reibung, Viskosität
  • radiale Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit bei Medien in Durchflussrohren