EntropiEntropieeEE

NNTTRROOPPIIEE

Bezug zu den Bezug zu den BildungsstandardsBildungsstandardsDie physikalische Größe Die physikalische Größe EntropieEntropieDidaktische ÜberlegungenDidaktische Überlegungen

Ein Unterrichtsgang zur Ein Unterrichtsgang zur EntropieEntropie

Bildungsstandards 9 Bildungsstandards 9 /10/10

EENNTTRROOPPIIEE

Grundlegende physikalische Grundlegende physikalische GrößenGrößen

Die Schülerinnen und Schüler kennen Die Schülerinnen und Schüler kennen technische Möglichkeiten zum technische Möglichkeiten zum „Energiesparen“ und zur Reduzierung von „Energiesparen“ und zur Reduzierung von „„EntropieerzeugungEntropieerzeugung“.“. InhalteInhalte

Entropie Entropie (Entropieerzeugung)(Entropieerzeugung)

Strukturen und AnalogieStrukturen und Analogie

InhalteInhalte

Beschreibung von thermischen Beschreibung von thermischen Energietransporten Energietransporten

Die Größe EntropieDie Größe Entropie

EENNTTRROOPPIIEE

Die thermodynamische Die thermodynamische EntropieEntropie

dS = dQ / TdS = dQ / T

Die statistische EntropieDie statistische Entropie

S = k ∙ ln PS = k ∙ ln P

Die Entropie ist ein Maß für die Die Entropie ist ein Maß für die Nichtverfügbarkeit von EnergieNichtverfügbarkeit von Energie

Didaktische Didaktische ÜberlegungenÜberlegungen

EENNTTRROOPPIIEE

Der statistisch eingeführte Der statistisch eingeführte Entropiebegriff ist für die Mittelstufe Entropiebegriff ist für die Mittelstufe zu abstrakt.zu abstrakt.Der thermodynamische Zugang Der thermodynamische Zugang benötigt keine zusätzlichen benötigt keine zusätzlichen Modellannahmen.Modellannahmen.Der Begriff „Wärme“ kann durch Der Begriff „Wärme“ kann durch „thermische Energie“ ersetzt werden.„thermische Energie“ ersetzt werden.

Ein Ein UnterrichtsgangUnterrichtsgang

EENNTTRROOPPIIEE

Eine Temperaturdifferenz Eine Temperaturdifferenz treibt ein Thermokraftwerk treibt ein Thermokraftwerk an.an.

Ein Ein UnterrichtsgangUnterrichtsgang

EENNTTRROOPPIIEE

Durch das Anschließen einer Batterie Durch das Anschließen einer Batterie wird das Thermoelement zu einer wird das Thermoelement zu einer WärmepumpeWärmepumpe

Ein Ein UnterrichtsgangUnterrichtsgang

EENNTTRROOPPIIEE

Energie fließt vom Netzgerät zur Energie fließt vom Netzgerät zur Wärmepumpe und zum Wärmepumpe und zum ThermokraftwerkThermokraftwerk

Ein Ein UnterrichtsgangUnterrichtsgang

EENNTTRROOPPIIEE

Das, was durch das Das, was durch das Thermokraftwerk hindurchströmt Thermokraftwerk hindurchströmt und thermische Energie und thermische Energie transportiert, nennt man transportiert, nennt man EntropieEntropie

Wärme-pumpe

Thermokraft-werk

ENERGIE

Entropie

Ein Ein UnterrichtsgangUnterrichtsgang

EENNTTRROOPPIIEE

Ein Tauchsieder erhitzt Ein Tauchsieder erhitzt Wasser.Wasser.

Entropie wird erzeugt.Entropie wird erzeugt.

Alltagssprache: Wärme wird erzeugt.Alltagssprache: Wärme wird erzeugt.

Ein Ein UnterrichtsgangUnterrichtsgang

EENNTTRROOPPIIEE

Ein Tauchgefrierer kühlt Wasser Ein Tauchgefrierer kühlt Wasser ab. ???ab. ???

Es gibt kein Gerät, das nur durch Es gibt kein Gerät, das nur durch Abkühlen Energie aufnimmt und Abkühlen Energie aufnimmt und umwandelt. umwandelt. (Inhalt 2. HS)(Inhalt 2. HS)

Entropie kann erzeugt, jedoch Entropie kann erzeugt, jedoch nicht vernichtet werden.nicht vernichtet werden.

Ein Ein UnterrichtsgangUnterrichtsgang

EENNTTRROOPPIIEE

Reversible Prozesse: keine Reversible Prozesse: keine EntropieerzeugungEntropieerzeugung

Irreversible Prozesse: EntropieerzeugungIrreversible Prozesse: Entropieerzeugung

Die Zeit läuft in die Richtung, in der Die Zeit läuft in die Richtung, in der Entropie erzeugt wird.Entropie erzeugt wird.

Die beiden Bilder sind zeitlich falsch Die beiden Bilder sind zeitlich falsch geordnet: aufwärtsbrennende Kerzen gibt es geordnet: aufwärtsbrennende Kerzen gibt es nicht!nicht!