Dr. Christian Reimers Faculty of Earth Sciences, Geography and Astronomy University of Vienna Austria

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    05-Apr-2015

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<ul><li> Folie 1 </li> <li> Dr. Christian Reimers Faculty of Earth Sciences, Geography and Astronomy University of Vienna Austria </li> <li> Folie 2 </li> <li> Einleitung und Vorbereitungsphase Kurzbeschreibung: Die Erde besitzt einen heien Kern und glutflssigen Mantel auf der die Erdkruste liegt. Durch Konvektionsbewegungen entsteht Plattentektonik und Vulkanismus. An Stellen, an denen das Magma bis nahe an die Oberflche reicht, knnen sich Geysire bilden, deren Funktionsweise sich mit anschaulichen Experimenten und physikalischen Hintergrnden erlutern lassen. Schlagworte: Erdaufbau, Geothermie, Erdwrme, Geysire, Vulkanismus, Wrmelehre, Clausius-Clapeyron-Gleichung, Dampfdruckkurve, Siedepunkt, P-T-Diagramm Zielgruppe: SchlerInnen, Informelle Lernende Alter: 12-15 Zuordnung: Physik (Wrmelehre), Erdkunde Bentigte Zeit: 2 x 50 min (mehr, falls ein Besuch in einem Science Center geplant ist) 20112Christian Reimers, Universitt Wien </li> <li> Folie 3 </li> <li> Technische Voraussetzungen: PC, Internetverbindung, evtl. Physiklabor Hintergrund des Autors: Lehrveranstaltungsleiter fr Physik fr Erdwissenschaften Lehrplanbezug: Thermodynamik, Struktur der Erde Lernziele: Verhalten von Wasser abhngig von Temperatur und Druck Naturphnomene mit physikalischen Konzepten untersuchen Eigenstndige Untersuchungen durchfhren Verfassen eines wissenschaftlichen Berichts Anleitung fr die Vorbereitung: Organisation einer Exkursion zu einem Science Center mit hands-on Aktivitten zu Vulkanismus und Geysiren Einleitung und Vorbereitungsphase 20113Christian Reimers, Universitt Wien </li> <li> Folie 4 </li> <li> Lehrphase 1: Fragen hervorrufende Aktivitten NEUGIER WECKEN &gt; Lehrperson: Prsentiert und zeigt Materialien, um Neugier zu wecken Bilder / Videos von Vulkanen und Geysiren Hchste Fontnen und andere interessante Daten Arten vulkanischer Aktivitt: Supervulkane, etc. 20114Christian Reimers, Universitt Wien </li> <li> Folie 5 </li> <li> Lehrphase 1: Fragen hervorrufende Aktivitten DEFINITION VON FRAGEN ZUM DERZEITIGEN WISSENSSTAND &gt; Lehrperson: Prsentiert Fragestellungen entsprechend dem derzeitigen Wissensstand Wo findet man Vulkane und/oder Geysire? Wie ist die Struktur der Erde? Welche Mechanismen knnen Vulkanismus und Geysire erklren? Welche physikalischen Prozesse sind beteiligt? Was wei man ber Vulkanismus auf anderen Planeten oder Monden im Sonnensystem? &gt; Studierende: Sammeln Daten von den vorangegangenen Prsentationen und versuchen eine Verbindung zu oben gestellten Fragen zu finden 20115Christian Reimers, Universitt Wien </li> <li> Folie 6 </li> <li> Lehrphase 2: Aktive Untersuchungen VORSCHLAG VORLUFIGER ERKLRUNGEN ODER HYPOTHESEN &gt; Lehrperson: Bereitstellen notwendiger Materialien (Referenzen) um eine Erklrung der Fragen zu ermglichen; Leitung der Studierenden, um eine korrekten Lsungsansatz zu finden Verhalten von Wasser abhngig von der Temperatur: solid, fluid, gas Temperaturgradient in der Erdkruste Wasserzyklus: Grundwasser; Woher kommt es? &gt; Studierende: Untersuchung von Materialien und Erstellung von Prsentationen mit mglichen Lsungen und Erklrungen und Prsentation vor den anderen 20116Christian Reimers, Universitt Wien </li> <li> Folie 7 </li> <li> Lehrphase 2: Aktive Untersuchungen PLANUNG UND DURCHFHRUNG EINFACHER UNTERSUCHUNGEN &gt; Studierende: Suche nach physikalischen Konzepten ber Vulkanismus und Geysire Physikalisches Konzept: Physik in interessanten Kontexten von Rainer Mller, Seite 39ff. Der Ausbruch eines Geysirs http://www.uni- kiel.de/piko/downloads/Physik_in_interessanten_Kontexten_RMueller.pdf Experimente: Versuchsbericht zum Thema: Schweredruck in Flssigkeiten http://www.didaktik.physik.uni-duisburg- essen.de/veranstaltungen/soe/versuchsberichte/WS0809/Berichte/Versuchsbe richt%20Schweredruck.doc &gt; Studierende: Beobachtete Vorgnge wiederspiegeln und dokumentieren &gt; Lehrperson/Studierende: Vorbereitung eines Experiments im Physiklabor oder einem Besuch in einem Science Center mit hands-on Aktivitten zu Vulkanismus und Geysiren 20117Christian Reimers, Universitt Wien </li> <li> Folie 8 </li> <li> Lehrphase 3: Erstellung SAMMLUNG VON BEWEISEN DURCH BEOBACHTUNG &gt; Lehrperson/Studierende: Durchfhrung eines Experiments eines Geysir-Modells im Physik- labor und Messung von Temperatur und Druck Instruktionen: Experiment Geysir: Betriebsanleitung http://www.exphys.jku.at/didaktik/Lehre/Skripten/LA_2007/BA_Geysir.pdf http://www.exphys.jku.at/didaktik/Lehre/Skripten/LA_2007/BA_Geysir.pdf Geysir-Modell: Druckabhngigkeit des Siedepunkts http://vorsam.uni-ulm.de/Versuche/TH/PDF/TH080V00.PDFhttp://vorsam.uni-ulm.de/Versuche/TH/PDF/TH080V00.PDF &gt; Lehrperson/Studierende: oder... 20118Christian Reimers, Universitt Wien </li> <li> Folie 9 </li> <li> Lehrphase 3: Erstellung SAMMLUNG VON BEWEISEN DURCH BEOBACHTUNG &gt; Besuch eines Science Center (z.B. WELIOS in Wels) Themen ber erneuerbare Energien: Gehe zum Bereich Geothermal-Energie... 20119Christian Reimers, Universitt Wien </li> <li> Folie 10 </li> <li> Lehrphase 3: Erstellung SAMMLUNG VON BEWEISEN DURCH BEOBACHTUNG &gt; Besuch eines Science Center (z.B. WELIOS in Wels) Erdkugel zum ffnen 201110Christian Reimers, Universitt Wien </li> <li> Folie 11 </li> <li> Lehrphase 3: Erstellung SAMMLUNG VON BEWEISEN DURCH BEOBACHTUNG &gt; Besuch eines Science Center (z.B. WELIOS in Wels) Modell von Magmakammern (Plumes) und vulkanischer Aktivitt 201111Christian Reimers, Universitt Wien </li> <li> Folie 12 </li> <li> Lehrphase 3: Erstellung SAMMLUNG VON BEWEISEN DURCH BEOBACHTUNG &gt; Besuch eines Science Center (z.B. WELIOS in Wels) Experiment eines Geysirs &gt; Studierende: Erstellung eines Protokolls der Beobachtungen und physikalischen Messungen Der Geysir startet bei: einer Temperatur von ca. 103 Celsius und einem berdruck von 0.15 bar 201112Christian Reimers, Universitt Wien </li> <li> Folie 13 </li> <li> Lehrphase 4: Diskussion ERKLRUNG BASIEREND AUF DEN BEWEISEN &gt; Studierende: Analysieren der Daten und Diskussion dieser mit den anderen Verhalten von Wasser: Sieden, Verdampfen Phasenbergnge, Clausius-Clapeyron-Relation Druck, Temperatur Siedepunkt Druck 201113Christian Reimers, Universitt Wien </li> <li> Folie 14 </li> <li> Lehrphase 4: Diskussion BERLEGUNG ANDERER ERKLRUNGEN &gt; Lehrperson: Fragen, ob andere Erklrungen mglich sind Geysire oder Wasser-Fontnen ohne Hitze: Kalt-Wasser-Geysire mit CO2, kohlendioxid-getrieben (z.B. Andernach, Deutschland) Knstliche Fontnen mit Pumpen Wasser-Hydrant (Wasserversorgung) Verbundene Gefe &gt; Studierende: berlegungen und Diskussion darber 201114Christian Reimers, Universitt Wien </li> <li> Folie 15 </li> <li> Lehrphase 5: Reflektion KOMMUNIKATION DER ERKLRUNGEN &gt; Studierende: Schreiben eines wissen- schaftlichen Berichts ber den physikalischen Aspekt eines Geysirs: Phasen einer Eruption, P-T-Diagramm; Verwendung von Richtlinien fr die Verfassung wissenschaftlicher Berichte: &gt; (in Englisch) Struktur (Titel, Abstract, Einleitung, etc.) Layout (Schriftart, berschriften, Auflistungen, etc.) &gt; Lehrperson: Bewertung und Diskussion der wissenschaftlichen Berichte als Referee und Leitung der Studierenden, um den berprften Bericht im Lernmanagementsystem der Schule zu publizieren &gt; Studierende : Erstellung von Quiz und Fragen fr eine Selbstberprfung und Verffentlichung 201115Christian Reimers, Universitt Wien </li> <li> Folie 16 </li> <li> NACHFOLGENDE AKTIVITTEN UND MATERIALIEN Datenbltter / Datenbanken Quiz / Tests Animationen / Simulationen Tutorials Hilfsreiche Links Adressen (WELIOS, ) Weitere Experimente 201116Christian Reimers, Universitt Wien </li> <li> Folie 17 </li> <li> Kontakt: christian.reimers@univie.ac.at </li> </ul>

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