Experimente für den BNT-Unterricht Sekundarstufe I Klassen ... · Landesinstitut für Schulentwicklung 5 1 Vorwort In diesem Heft finden sich die Lösungshinweise für Lehrkräfte

Experimente für den BNT-UnterrichtSekundarstufe I Klassen 5 und 6

Lösungshinweise zum Basisheft NW – 5

NW – 5.1

Redaktionelle Bearbeitung:

Redaktion: Dr. Elisabeth Weiler, LS Stuttgart Katja Kröner, LS Stuttgart

Autorinnen / Autoren:

Dr. Elisabeth Weiler, LS Stuttgart Florian Karsten, Staatliches Seminar für Didaktik und Lehrerbildung Stuttgart Thorsten Kreß, Staatliches Seminar für Didaktik und Lehrerbildung Stuttgart Katja Kröner, LS Stuttgart

Layout:

Dr. Elisabeth Weiler, LS Stuttgart Katja Kröner, LS Stuttgart

Stand: März 2018

Impressum:

Herausgeber: Landesinstitut für Schulentwicklung (LS) Heilbronner Straße 172, 70191 Stuttgart Telefon: 0711 6642-0 Telefax: 0711 6642-1099 E-Mail: [email protected] www.ls-bw.de

Druck und Vertrieb:

Landesinstitut für Schulentwicklung (LS) Heilbronner Straße 172, 70191 Stuttgart Telefon: 0711 66 42-1200 www.ls-webshop.de

Urheberrecht: Inhalte dieses Heftes dürfen für unterrichtliche Zwecke in den Schulen und Hoch-schulen des Landes Baden-Württemberg vervielfältigt werden. Jede darüber hin-ausgehende fotomechanische oder anderweitig technisch mögliche Reproduktion ist nur mit Genehmigung des Herausgebers möglich. Soweit die vorliegende Pub-likation Nachdrucke enthält, wurden dafür nach bestem Wissen und Gewissen Lizenzen eingeholt. Die Urheberrechte der Copyrightinhaber werden ausdrücklich anerkannt. Sollten dennoch in einzelnen Fällen Urheberrechte nicht berücksichtigt worden sein, wenden Sie sich bitte an den Herausgeber. Bei weiteren Vervielfäl-tigungen müssen die Rechte der Urheber beachtet bzw. deren Genehmigung eingeholt werden. © Landesinstitut für Schulentwicklung, Stuttgart 2018

mailto:[email protected]

Inhaltsverzeichnis

1 Vorwort .................................................................................................................................... 5

2 Lösungshinweise .................................................................................................................... 5

2.1 Lösung zu 4.1.2 und 4.1.3 Experiment: Wir bestimmen die Masse von Körpern (Varianten b und c) ............................................................................................................ 5

2.2 Lösung zu 4.1.4 Experiment: Wer kann am besten schätzen? ........................................... 6

2.3 Lösung zu 4.2.1 und 4.2.2 Experiment: Wir messen das Volumen von Körpern mit der Differenzmethode ........................................................................................................ 6

2.4 Lösung zu 4.2.3 und 4.2.4 Experiment: Wir messen das Volumen von Körpern mit der Überlaufmethode ......................................................................................................... 7

2.5 Lösung zu 4.2.5 Experiment: Wie kannst du das Volumen deiner eigenen Hand bestimmen? ....................................................................................................................... 8

2.6 Lösung zu 4.3.1 Experiment: Ist das Wasser warm oder kalt? ........................................... 9

2.7 Lösung zu 4.3.2 Experiment: Wir messen die Temperatur ............................................... 10

2.8 Lösung zu 5.1.2.1 Experiment: Wovon hängt die Schwimmfähigkeit ab? ......................... 11

2.9 Lösung zu 5.1.2.2 Experiment: Wir untersuchen eine Materialeigenschaft: Die Dichte .... 12

2.10 Lösung zu 5.1.2.3 Experiment: Wie kann man die Schwimmfähigkeit voraussagen?....... 12

2.11 Lösung zu 5.1.2.4 Übungsaufgaben zum Thema „Dichte“ ............................................... 14

2.12 Lösung zu 5.1.3.1 und 5.1.3.2 Experiment: Welche Körperform muss ein Fisch haben, um möglichst schnell voranzukommen? ............................................................... 15

2.13 Lösung zu 5.1.3.3 und 5.1.3.4 Experiment: Wie funktioniert die Schwimmblase eines Fisches? (Varianten a und b) ........................................................................................... 16

2.14 Lösung zu 5.2.2 Einführung in den Gasbrenner: Schülerübungsblatt ............................... 19

2.15 Lösung zu 5.2.3.1 und 5.2.3.2 Experiment: Wir lassen Wasser verdampfen und wieder kondensieren (Varianten a und b) ........................................................................ 21

2.16 Lösung zu 5.2.4.1 und 5.2.4.2 Experiment: Wie ändert sich das Volumen von Wasser beim Erwärmen und Abkühlen? .......................................................................... 22

2.17 Lösung zu 5.2.5.1 Experiment: Bei welcher Temperatur siedet Wasser? ......................... 25

2.18 Lösung zu 5.2.5.2 Arbeitsblatt: Wir erstellen ein Zeit-Temperatur-Diagramm................... 25

2.19 Lösung zu 5.3.1.1 Experiment: Wir untersuchen die Wasserlöslichkeit von Stoffen ......... 26

2.20 Lösung zu 5.3.2.1 Experiment: Wasser muss sauber sein – Wir reinigen verschmutztes Wasser .................................................................................................... 27

2.21 Lösung zu 6.1.1 Experiment: Wir trennen Wertstoffmüll .................................................. 31

2.22 Lösung zu 6.1.2 Experiment: Woraus bestehen Getränkekartons? Wir trennen einen Verbundstoff .................................................................................................................... 33

2.23 Lösung zu 6.2.1 Experiment: Wir recyceln Papier ............................................................ 33

3 Quellen ................................................................................................................................... 34

Landesinstitut für Schulentwicklung

In dieser Handreichung sind Experimente unter Berücksichtigung der

Sicherheitsbestimmungen bei Drucklegung beschrieben.

Bei der Umsetzung im Unterricht sind die jeweils aktuell gültigen

Sicherheitsvorschriften zu beachten und einzuhalten.


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1 Vorwort

In diesem Heft finden sich die Lösungshinweise für Lehrkräfte zu den Aufgaben und Experimenten der Handreichung NW-5 Experimente für den BNT-Unterricht Sekundarstufe I Klassen 5 und 6

Denk- und Arbeitsweisen der Naturwissenschaften und der Technik Materialien trennen – Umwelt schützen Wasser – ein lebenswichtiger Stoff

Diese Handreichung ist im Online-Shop des Landesinstituts für Schulentwicklung erhältlich: (https://shop.ls-bw.de/)

2 Lösungshinweise

2.1 Lösung zu 4.1.2 und 4.1.3 Experiment: Wir bestimmen die Masse von Körpern

(Varianten b und c)

Aufgabe:

Zeichne eine Balkenwaage und beschreibe, wie sie funktioniert.

Auf die eine Waagschale wird der zu wiegende Körper gelegt.

Auf die andere Waagschale werden so viele Wägestücke gelegt, bis sich die Waage im Gleich-

gewicht befindet. Dann besitzen der Körper und die Summe der Wägestücke die gleiche Masse.

https://shop.ls-bw.de/

Experimente für den BNT-Unterricht Sekundarstufe I Klassen 5 und 6 – Lösungshinweise

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2.2 Lösung zu 4.1.4 Experiment: Wer kann am besten schätzen?

Aufgabe:

Was passt zusammen? Verbinde jeden Gegenstand mit einer passenden Masse.

2.3 Lösung zu 4.2.1 und 4.2.2 Experiment: Wir messen das Volumen von Körpern mit der

Differenzmethode

Aufgabe 1:

Erkläre, warum diese Methode „Differenzmethode“ heißt.

Bei der Differenzmethode wird erst der Füllstand im Messzylinder ohne den Gegenstand ge-

messen und dann der Füllstand mit dem Gegenstand.

Dann wird der Füllstand ohne Gegenstand vom Füllstand mit Gegenstand abgezogen.

Man bildet also die Differenz der beiden Messwerte, um das Volumen des Gegenstandes zu

ermitteln.

Aufgabe 3: Was passt zusammen? Verbinde jeden Gegenstand mit einem passenden Volumen.

60 g 15 kg 3 g

1500 kg

Großer Apfel

Auto

150 g

Hühnerei Zucker-würfel

Dreijähri-ges Kind

Tasse Schwimmbecken

1 l

2 ml

Mineralwasser-flasche

400 m³ 150 ml

10 l

Spritze beim Arzt / bei der Ärztin

Putzeimer


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2.4 Lösung zu 4.2.3 und 4.2.4 Experiment: Wir messen das Volumen von Körpern mit der

Überlaufmethode

Aufgabe 1:

Erkläre, warum diese Methode „Überlaufmethode“ heißt.

Bei der Überlaufmethode läuft das Wasser, das von dem Gegenstand verdrängt wird, in einen

Messzylinder über. Das verdrängte Wasser hat das gleiche Volumen wie der Gegenstand.

Aufgabe 3: Was passt zusammen? Verbinde jeden Gegenstand mit einem passenden Volumen.

Aufgabe 4: Recherchiere, warum in das Wasser vor dem Experiment ein Tropfen Spülmittel ge-

geben wurde.

Ohne Zugabe von Spülmittel bleiben im Auslauf Wassertropfen hängen, wie auf der Abbildung

links zu sehen ist. Diese Wassermenge fehlt dann im Messzylinder und verfälscht das

Messergebnis.

Durch das Spülmittel wird die Oberflächenspannung des Wassers kleiner: Das Wasser bildet im

Überlauf des Gefäßes keine dicken Tropfen, sondern kann besser abfließen wie rechts gezeigt.

Die Messung wird dadurch genauer.

Tasse Schwimmbecken

1 l 2 ml

Mineralwasser-flasche

400 m³ 150 ml

10 l

Spritze beim Arzt / bei der Ärztin

Putzeimer

Nicht abgeflossene Wassertropfen

Wasser ohne Spülmittel

Wasser mit Spülmittel


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2.5 Lösung zu 4.2.5 Experiment: Wie kannst du das Volumen deiner eigenen Hand

bestimmen?

Möglicher Aufbau des Experiments und Beschreibung:

Die Bestimmung des Handvolumens kann mit der Differenzmethode erfolgen.

In einen durchsichtigen Messbecher wird Wasser eingefüllt und der Wasserstand außen am Ge-fäß mit einem wasserlöslichen Folienstift markiert (Foto links).

Man taucht die Hand bis zur Handwurzel in das Wasser und markiert mit der anderen Hand er-neut den Wasserstand (Foto rechts).

Die Differenz der beiden Messwerte ergibt das Volumen der Hand.

Anmerkung: Bei Verwendung eines Gefäßes ohne Volumenangaben markiert man ebenfalls

die Wasserstände mit und ohne eingetauchte Hand.

Anschließend füllt man das Gefäß weiter mit Wasser, bis der obere Füllstand erreicht ist.

Diese zusätzliche Wassermenge wird dann ermittelt, indem das Wasser in einen Messzylinder

abgegossen wird, bis wieder der untere Füllstand erreicht ist.


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2.6 Lösung zu 4.3.1 Experiment: Ist das Wasser warm oder kalt?

Aufgabe 1:

Suche Beispiele aus deinem Alltag, wo die gleiche Temperatur verschieden wahrgenommen wird.

Beispiel: An einem heißen Sommertag fühlt sich die Temperatur beim Eintreten in das Schulge-

bäude kühl an. Dieselbe Temperatur kommt dir viel wärmer vor, wenn du an einem kalten Win-

tertag in die Schule kommst.

Aufgabe 2:

Erkläre, woran es liegt, dass du die Temperatur des lauwarmen Wassers mit deinen beiden Hän-

den unterschiedlich empfunden hast.

Wir empfinden die Temperatur eines Körpers

als unterschiedlich, je nachdem ob wir vorher

einer höheren oder tieferen Temperatur aus-

gesetzt waren.

Unser Körper vergleicht also die Temperatu-

ren und signalisiert „wärmer als vorher“ oder

„kälter als vorher“.

Deshalb kann die gleiche Temperatur von

der einen Hand als „warm“ wahrgenommen

werden (wenn die Hand vorher in kaltes

Wasser gehalten wurde) und von der ande-

ren Hand als „kalt“ (wenn diese Hand vorher

in heißes Wasser gehalten wurde).

Signal: „wärmer als vorher“

Signal: „kälter als vorher“


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2.7 Lösung zu 4.3.2 Experiment: Wir messen die Temperatur

Aufgabe 1: Was passt zusammen? Verbinde jeden Gegenstand mit einer passenden Temperatur.

.

Aufgabe 2:

Miss eine Woche lang bei dir zuhause täglich um die gleiche Uhrzeit die Temperatur an der glei-

chen Stelle draußen (z. B. auf dem Balkon, vor der Haustür...).

Dokumentiere deine Messergebnisse in einer Tabelle und fertige ein Zeit-Temperatur-Diagramm

mit den Messwerten an.

Vergleiche deine Ergebnisse mit denen einer Mitschülerin / eines Mitschülers.

Gibt es Unterschiede? Überlegt gemeinsam, woran das liegen könnte.

Mögliche Gründe für unterschiedliche Temperaturmesswerte:

Unterschiedliche Uhrzeiten der täglichen Messung

Unterschiedliche Höhenlage der Wohnorte

Unterschiedliche Orte der Messung am Haus (geschützter Bereich direkt am Haus, freie Rasen-fläche…)

Ungenaue Thermometer

Schmelzen von Eis

Sieden von Wasser

Körpertemperatur des Menschen

Temperatur im Kühlschrank

Kalter Wintertag

Backtemperatur von Pizza

Warmer Sommertag

100 °C

26 °C

37 °C

220 °C

7 °C

-10 °C

0 °C


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Aufgabe 3:

Auf dem Thermometer wird die Temperatur in °C angezeigt. Finde heraus, warum die Celsius-

Skala gar nicht die Skala ist, die Celsius erfunden hat.

Auf der Celsiusskala, wie sie heute festgelegt ist, ist die Schmelztemperatur von Wasser als

0 °C und die Siedetemperatur von Wasser als 100 °C festgelegt. Der Temperaturbereich dazwi-

schen ist in 100 gleiche Temperaturschritte von jeweils einem Grad Celsius unterteilt.

Ursprünglich hatte sich der schwedische Forscher Anders Celsius die Skala aber so überlegt:

Den Siedepunkt des Wassers legte er als 0 °C fest und den Schmelzpunkt als 100 °C, also ge-

nau anders herum. Das bedeutet, je wärmer ein Körper wird, desto kleiner wird der Tempera-

turwert.

Aber kurz nachdem Anders Celsius gestorben war, drehte sein Freund Carl von Linné die Tem-

peraturskala in die heute bekannte Form um.

2.8 Lösung zu 5.1.2.1 Experiment: Wovon hängt die Schwimmfähigkeit ab?

a) Hängt die Schwimmfähigkeit von der Masse ab?

Antwort: Nein, die Schwimmfähigkeit hängt nicht von der Masse ab, weil die Massen der drei

Gegenstände (ungefähr) gleich sind, aber manche Gegenstände schwimmen und manche nicht.

b) Hängt die Schwimmfähigkeit vom Volumen ab?

Antwort: Nein, die Schwimmfähigkeit hängt nicht vom Volumen ab, weil die Volumina der drei

Gegenstände (ungefähr) gleich sind, aber manche Gegenstände schwimmen und manche nicht.

c) Hängt die Schwimmfähigkeit vom Material ab?

Antwort: Ja, die Schwimmfähigkeit hängt vom Material ab, weil Gegenstände aus dem gleichen

Material das gleiche Verhalten im Wasser zeigen, also entweder schwimmen oder nicht. Dieses

Verhalten ist unabhängig von ihrer Größe oder Masse.

Hinweis: Häufig muss die mittlere Dichte eines Körpers betrachtet werden. Ein Tanker aus Stahl

schwimmt, obwohl Stahl eine höhere Dichte als Wasser besitzt, also im Wasser sinkt. In diesem

Fall muss aber die mittlere Dichte des gesamten Körpers (Stahlhülle mit eingeschlossenem Luftvo-

lumen) berücksichtigt werden.


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Aufgabe:

Bearbeite den Lückentext:

Körper können schwimmen oder sinken, auch wenn sie die gleiche Masse ha-

ben. Körper können schwimmen oder sinken, auch wenn sie das gleiche Volumen ha-

ben. Es kommt also auf Masse und Volumen gleichzeitig an.

Das Verhältnis von Masse zu Volumen bezeichnet man als Dichte.

Die Dichte ist eine Materialeigenschaft.

2.9 Lösung zu 5.1.2.2 Experiment: Wir untersuchen eine Materialeigenschaft: Die Dichte

Aufgabe:

Bearbeite den Lückentext.

Wenn man von einem Material, z. B. Knetmasse, die Masse verdoppelt, dann

verdoppelt sich auch das Volumen.

Wenn man die Masse verdreifacht, dann verdreifacht sich das Volumen.

Das Verhältnis von Masse zu Volumen bleibt also immer gleich, egal welche Form der Körper

besitzt.

Dieses Verhältnis von Masse zu Volumen nennen wir Dichte.

Die Dichte ist eine Materialeigenschaft.

2.10 Lösung zu 5.1.2.3 Experiment: Wie kann man die Schwimmfähigkeit voraussagen?

Welche Masse hat ein „Wasserwürfel“, also ein Würfel, der das gleiche Volumen wie die anderen

Würfel hätte, aber aus Wasser ist?

Beschreibt Euren Weg zur Lösung.

Man stellt einen Messzylinder auf die Waage und stellt die Waage auf Null („Tara“).

Weil es schwierig ist, ein kleines Volumen wie z. B. 1 ml genau abzumessen, wendet man einen

Trick an:


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Man gibt 100 ml Wasser in den Messzylinder und notiert die Masse. Um die Masse von z. B.

1 ml (= 1 cm³) Wasser zu erhalten, teilt man dann den Messwert durch 100. So wird der Mess-

fehler, der beim Einfüllen entstanden ist, auch hundertmal kleiner.

Sortiert die Würfel und den „Wasserwürfel“ nach ihrer Masse. Beginnt mit dem leichtesten.

Mögliche Materialien und Ergebnisse bezogen auf einen Würfel mit dem Volumen V = 1 cm³

Würfel Nr. Material Masse Schwimmt?

Holz 0,6 g Ja

Wasser 1,0 g

Aluminium 2,7 g Nein

Zink 7,1 g Nein

Eisen 7,9 g Nein

Kupfer 8,9 g Nein

Beschreibe, wie kann man die Schwimmfähigkeit voraussagen kann.

Ein Körper schwimmt, wenn seine Masse kleiner ist als die Masse eines „Wasserkörpers“ mit

dem gleichen Volumen.

Aufgabe:

Bearbeite den Lückentext:

Wenn zwei Körper das gleiche Volumen aber unterschiedliche Massen besitzen, so besitzt der

leichtere Körper eine kleinere Dichte und der schwerere Körper eine größere

Dichte.

Ein Körper schwimmt auf dem Wasser, wenn seine Dichte kleiner ist als die Dichte von

Wasser.

Ein Körper sinkt im Wasser nach unten, wenn seine Dichte größer ist als die Dichte von

Wasser.

Ein Körper schwebt im Wasser (er bleibt auf einer Höhe, ohne sich nach oben oder unten zu

bewegen), wenn seine Dichte gleich ist wie die Dichte von Wasser.

Wir müssen also die Dichte des Körpers mit der Dichte des Wassers vergleichen um vorhersa-

gen zu können, ob Körper schwimmen, schweben oder sinken.


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2.11 Lösung zu 5.1.2.4 Übungsaufgaben zum Thema „Dichte“

Aufgabe 1:

Drei Körper haben das gleiche Volumen. Verbinde.

Drei Körper haben die gleiche Masse. Verbinde.

Aufgabe 2:

Markiere in jedem Kasten die richtige Lösung.

x … halbiert sich die Masse.

o … verdoppelt sich die Masse.

o … bleibt die Masse gleich.

o … halbiert sich die Dichte.

o … verdoppelt sich die Dichte.

x… bleibt die Dichte gleich.

x … halbiert sich das Volumen.

o … verdoppelt sich das Volumen.

o … bleibt das Volumen gleich.

Wenn man einen Körper halbiert, dann …

… mittlere Dichte.

… kleinste Dichte.

… größte Dichte.

Der Körper mit der mittleren Masse besitzt die …

Der Körper mit der kleinsten Masse besitzt die …

Der Körper mit der größten Masse besitzt die…

… mittlere Dichte.

… kleinste Dichte.

… größte Dichte.

Der Körper mit dem größten Volumen besitzt die…

Der Körper mit dem mittleren Volumen besitzt die …

Der Körper mit dem kleinsten Volumen besitzt die …


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Zum Weiterdenken:

Ein Glas ist mit verschiedenen Flüssigkeiten gefüllt. Erkläre diese besondere Füllung mit Hilfe des

Begriffes „Dichte“.

Die Flüssigkeiten besitzen unterschiedliche Dichten.

Jede Schicht besitzt eine geringere Dichte als die darunter liegende; sie schwimmt also auf der

darunter liegenden Schicht.

Durch geschicktes Einfüllen kommt es nicht zur Durchmischung, und die Schichten bleiben er-

halten, wenn man zuerst die Flüssigkeit mit der größten Dichte (Honig) einfüllt. Nacheinander

gibt man die anderen Stoffe in der Reihenfolge nach abnehmender Dichte hinzu, als letztes die

Flüssigkeit mit der kleinsten Dichte, das Lampenöl.

2.12 Lösung zu 5.1.3.1 und 5.1.3.2 Experiment: Welche Körperform muss ein Fisch haben,

um möglichst schnell voranzukommen?

Aufgabe:

Überlege dir weitere Merkmale, mit denen Fische mit wenig Kraftaufwand durchs Wasser gleiten

können.

Die Anordnung und Oberfläche der Fischschuppen sowie die Schleimschicht, mit der

viele Fische überzogen sind, verringern den Widerstand im Wasser. Das heißt, die Fische müs-

sen weniger Kraft für die Fortbewegung aufbringen.

Mit Hilfe der Flossen kann sich der Fisch leicht durchs Wasser bewegen.


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2.13 Lösung zu 5.1.3.3 und 5.1.3.4 Experiment: Wie funktioniert die Schwimmblase eines

Fisches? (Varianten a und b)

Variante a

Sandbeutel ohne Tischtennisbälle Sandbeutel mit Tischtennisbällen

mittlere Dichte d. Beutels ˃ Dichte d. Wassers

mittlere Dichte d. Beutels = Dichte d. Wassers

Ergänze die Sätze:

Der Sandbeutel entspricht dem Fisch.

Die Tischtennisbälle entsprechen der Schwimmblase.

Der mit Sand gefüllte Beute sinkt, weil die mittlere Dichte des Sandbeutels größer ist als die des Wassers.

Durch die Zugabe der Tischtennisbälle wächst das Gesamtvolumen, die Masse ändert sich

kaum. Die mittlere Dichte wird kleiner.

Wenn die Dichte des Beutels und des Wassers gleich sind, dann schwebt der Beutel.

Wenn die Dichte des Beutels kleiner als die des Wassers ist, dann schwimmt der Beutel.


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Variante b

Sinken Mittlere Dichte der Flasche ˃ Dichte des Wassers

Schweben Mittlere Dichte der Flasche = Dichte des Wassers

Schwimmen Mittlere Dichte der Flasche ˂ Dichte des Wassers

Ergänze die Sätze:

Die mit Massestücken beschwerte Wasserflasche entspricht dem Fisch.

Der Luftballon entspricht der Schwimmblase.

Die mit Massestücken beschwerte Flasche sinkt, weil die mittlere Dichte der beschwerten Fla-

sche größer ist als die des Wassers.

Durch das Schütteln der Flasche wächst das Gesamtvolumen, die Masse

bleibt gleich.

Die mittlere Dichte wird kleiner.

Wenn die Dichte der Flasche und des Wassers gleich sind, dann schwebt die Flasche.

Wenn die Dichte der Flasche kleiner als die des Wassers ist, dann schwimmt die Flasche.


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Varianten a und b

Aufgabe 1:

Erkläre, warum Bodenfische, wie z. B. Flundern, keine Schwimmblase besitzen.

Bodenfische besitzen keine Schwimmblase, weil sie sich hauptsächlich am Grund aufhalten. Ih-

re mittlere Dichte kann also größer sein als die des Wassers.

Aufgabe 2:

Begründe, warum die Schwimmblase eigentlich „Schwebeblase“ heißen müsste.

Die Schwimmblase dient nicht dazu, dass der Fisch an der Wasseroberfläche schwimmt.

Mit Hilfe der Schwimmblase gleicht der Fisch seine mittlere Dichte der Dichte des Wassers an,

so dass der Fisch im Wasser schwebt.

Aufgabe 3:

Recherchiere in deinem Buch: Was passiert, wenn der Fisch tiefer ins Wasser abtaucht?

Wie wirkt sich die Wassertiefe, in der sich der Fisch befindet, auf das Volumen der Schwimmblase

und somit des ganzen Fisches aus? Erläutere, wie der Fisch diese Volumenänderung wieder aus-

gleicht.

Beim Abtauchen nimmt der Druck im Wasser nach unten hin zu. Dadurch wird zusammen mit

der Schwimmblase der ganze Fisch zusammengedrückt. Auf diese Weise wird das Volumen des

Fisches kleiner. Seine Masse bleibt aber gleich.

Also steigt die mittlere Dichte des Fisches, und er sinkt weiter in die Tiefe.

Der Fisch befüllt die Schwimmblase mit mehr Gas, so dass sein Volumen wieder größer wird.

Damit gleicht er seine Dichte wieder der Dichte des Wassers an. So kann er auch in größerer

Tiefe schweben.


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2.14 Lösung zu 5.2.2 Einführung in den Gasbrenner: Schülerübungsblatt

1. Beschrifte die einzelnen Teile des Gasbrenners (Beispiel: Teclubrenner).

2. Durch verschiedene Einstellungen der Luftzufuhrschraube entstehen unterschiedliche Flam-

men mit unterschiedlichen Temperaturen.

Notiere die Stellung der Luftzufuhrschraube und die Bezeichnung der Flamme. Trage

zudem die Temperaturen / Temperaturzonen ein.

3. Vor dem Entzünden des Gasbrenners musst du immer eine Kontrolle vornehmen. Notiere 3

Punkte, die du kontrollieren musst.

Lösungsbeispiele

(1) Ist der Gasbrenner richtig an den Gashahn angeschlossen, und ist der Gashahn geschlos-sen?

(2) Liegt der Gasschlauch locker ohne Spannung und ohne Knicke auf dem Tisch?

(3) Steht der Gasbrenner stabil auf dem Experimentiertisch? Steht er weit genug von der Tisch-kante entfernt?


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4. Für ein sicheres Experimentieren mit dem Gasbrenner musst du einige Punkte beachten.

Man nennt diese Punkte auch „persönliche Schutzmaßnahmen“. Schaue dir die beispielhaften

Bilder an. Notiere für jedes Bild, was richtig ist und was falsch.

5. Ergänze die Schritte zum richtigen Entzünden des Gasbrenners.

Ich hole den Gasbrenner aus dem Schrank und stelle ihn in die Mitte des Tisches.

Ich schließe den Gasschlauch an den Gasanschluss an.

Ich lege Streichhölzer bereit.

Hinweis für die Lehrkraft: richtige Inbetriebnahme nach Herstellerhinweisen

Nachdem das Experiment beendet ist, wird der Gasbrenner richtig ausgemacht, kontrolliert und

anschließend aufgeräumt. Es sind Wortbausteine angegeben. Ergänze die Bausteine richtig.

Bringe die Bausteine anschließend in die richtige Reihenfolge (z. B. Nummern verwenden).

Hinweis für die Lehrkraft: richtige Außerbetriebnahme nach Herstellerhinweisen

Gaszufuhrschraube

schließen

Luftzufuhrschraube

schließen Hauptgashahn

schließen

Gasschlauch

vom Gashahn entfernen

Gasbrenner

abkühlen lassen

Kordeln in den Pullover reinstecken

Schutzbrille aufsetzen

Normale Brille reicht nicht, Schutzbrille auf-setzen


Haare zusam-menbinden

Alles richtig

Schal entfernen


Haare nach hinten binden


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2.15 Lösung zu 5.2.3.1 und 5.2.3.2 Experiment: Wir lassen Wasser verdampfen und

wieder kondensieren (Varianten a und b)

Ergänze:

Wenn flüssiges Wasser gasförmig wird, sagt man: Das Wasser verdampft.

Wenn gasförmiges Waser flüssig wird, sagt man: Das Wasser kondensiert.

Aufgabe 1:

Beschrifte die Skizze: Wo verdampft Wasser, und wo kondensiert es?

Aufgabe 2:

Beschreibe, wo im Alltag Wasser verdampft und kondensiert.

Verdampfen: Kochen von Speisen, Kaffeemaschine, Wasserkocher

Verdunsten: Trocknen von Wäsche, Verdunsten von Schweiß auf der Haut, Trocknen von fri-

scher Wassermalfarbe, Austrocknen von Pfützen

Kondensieren: Bildung von Wassertropfen auf der Unterseite des Topfdeckels beim Kochen

von Nudeln, Beschlagen von kalten Brillengläsern beim Betreten eines wärmeren Raumes, Be-

schlagen vom Spiegel nach dem Duschen, Bildung von Nebel, Wolken und Regen


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Aufgabe 3:

Überlege dir und zeichne einen Aufbau für ein Experiment, mit dem alles verdampfte Wasser wie-

der aufgefangen werden kann.

Der Aufbau des Experiments muss in dem Bereich, wo das

Wasser siedet (links im Bild), geschlossen sein, damit der

Dampf nicht entweichen kann.

Ganz geschlossen darf die Apparatur aber auf keinen Fall

sein, da sie sonst bei Erwärmung platzen würde.

Deshalb sollte an dem Auslauf für das kondensierte Wasser

(rechts im Bild) die Apparatur offen sein.

Mit einem sogenannten Destillierkolben kannst du das Expe-

riment durchführen.

2.16 Lösung zu 5.2.4.1 und 5.2.4.2 Experiment: Wie ändert sich das Volumen von Wasser

beim Erwärmen und Abkühlen?

Beschreibung des Experiments:

Der Wasserstand im Steigrohr steigt bei Erwärmung.

Beim Abkühlen sinkt der Wasserstand wieder.

Erklärung des Experiments

Das Wasser dehnt sich bei Erwärmung aus und benötigt mehr Raum. Also nimmt das Volumen

des Wassers bei Erwärmung zu.

Beim Abkühlen zieht sich das Wasser wieder zusammen. Also nimmt das Volumen des Was-

sers bei Abkühlung ab.


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Aufgabe 1:

Recherchiere in deinem Buch oder im Internet, wie ein Flüssigkeitsthermometer funktioniert.

Wie kannst du euren Aufbau des Experiments in ein Flüssigkeitsthermometer verwandeln?

Notiere deine Überlegungen und fertige eine Skizze an.

Ein Flüssigkeitsthermometer funktioniert ähnlich wie das Experiment: Je wärmer es wird, desto

höher steigt der Flüssigkeitsstand in dem Steigrohr.

Man braucht nur noch eine Messskala an dem Steigrohr:

Stellt man das Thermometer in Eiswasser, legt man bei diesem Flüssigkeitsstand im Steigrohr

die Temperatur 0 °C fest.

Stellt man das Thermometer in kochendes Wasser, legt man bei diesem Flüssigkeitsstand die

Temperatur 100 °C fest.

Den Temperaturbereich dazwischen unterteilt man in 100 gleiche Temperaturschritte von jeweils

einem Grad Celsius.


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Aufgabe 2:

Begründe, warum bei dem Experiment das Röhrchen dünn und der Erlenmeyerkolben nicht zu

klein sein sollte.

Je mehr Wasser sich im Kolben befindet, desto größer ist beim Erwärmen die Volumenzunahme

und die Änderung des Flüssigkeitsstandes.

kleiner Kolben großer Kolben

Je dünner das Röhrchen ist, desto höher steigt der Flüssigkeitsstand bei gleicher Erwärmung.

dickeres Röhrchen dünnes Röhrchen

20 °C 30 °C

20 °C 30 °C

20 °C 30 °C

20 °C 30 °C

Änderung des Flüssigkeitsstandes

Änderung des Flüssigkeitsstandes


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2.17 Lösung zu 5.2.5.1 Experiment: Bei welcher Temperatur siedet Wasser?

Aufgabe 1:

Im Experiment konntest du das Sieden des Wassers anhand der sich bildenden Gasblasen

(„Sprudeln“) und des Wasserdampfes erkennen.

Woran erkennt man im Diagramm die Siedetemperatur von Wasser?

Die Siedetemperatur erkennt man im Zeit-Temperatur-Diagramm daran, dass die Temperatur in

der Flüssigkeit trotz weiterem Erhitzen im Verlauf der Zeit nicht weiter steigt. Diese maximale

Temperatur ist die Siedetemperatur.

Aufgabe 2:

Ermittle die Siedetemperatur des Wassers aus dem Diagramm.

Die Siedetemperatur von Wasser beträgt 100 °C.

2.18 Lösung zu 5.2.5.2 Arbeitsblatt: Wir erstellen ein Zeit-Temperatur-Diagramm


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Aufgabe 1:

Lies aus dem Diagramm die Temperaturen zu folgenden Zeiten ab:

Zeit in s 10 30 70 130

Temperatur in °C

21,5 25 32,5 43,5

Aufgabe 2:

Nach welcher Zeit beträgt die Temperatur 40 °C?

Nach 110 s

2.19 Lösung zu 5.3.1.1 Experiment: Wir untersuchen die Wasserlöslichkeit von Stoffen

Experiment 2: Reines Wasser?

Hier sieht man die Schalen, nachdem

das Wasser verdampft ist.

Im Leitungswasser sind immer auch

verschiedene Mineralsalze wie z. B.

Kalk gelöst, die man nicht sehen kann.

Wenn das Wasser aber verdunstet,

bleiben die Mineralsalze als sichtbarer

Rückstand übrig.

Die Rückstände in den Schalen sehen unterschiedlich aus. Das lässt vermuten, dass die Zu-

sammensetzung der Mineralstoffe, die in Leitungswasser und Mineralwasser gelöst sind, ver-

schieden ist.

Aufgabe

Beschreibe, wo du im Alltag etwas Ähnliches wie bei dem Experiment 2 beobachtet hast.

Weiße Ablagerungen im Wasserkocher oder auf Badarmaturen (z. B. auf den Wasserhähnen)


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2.20 Lösung zu 5.3.2.1 Experiment: Wasser muss sauber sein – Wir reinigen

verschmutztes Wasser

Experiment 1: Verschmutzung durch Kochsalz

a) Beschreibt, was mit dem Salz passiert ist und erklärt, warum man es nicht mehr sehen kann.

Die Salzkristalle haben sich im Wasser gelöst. Die kleinsten Teilchen, aus denen das Salz be-

steht sind also noch vorhanden, aber so fein verteilt, dass man sie nicht mehr sehen kann.

d) Fertigt eine beschriftete Skizze für den Aufbau des Experiments an.

e) Ergänzt zur Auswertung des Experiments den Lückentext:

Das Salzwasser wird im Destillierkolben erhitzt, bis

es nach einiger Zeit anfängt zu sieden.

Nun verdampft ständig Wasser. Der Wasserdampf gelangt in

das seitliche Rohr, kühlt ab und kondensiert.

In dem Rohr bilden sich Wassertropfen, die

langsam herunterlaufen und sich in dem Becherglas sammeln.

Das Salz verdampft dabei nicht mit, es bleibt als

Rückstand im Kolben. Diese Methode zur Trennung einer Lösung in

ihre Bestandteile nennt man Destillation.

Siedendes Salzwasser

Wasserdampf

Kondensiertes Wasser


28

Experiment 2: Verschmutzung durch Erde

a) Beschreibt und erklärt, was hier anders ist als bei Experiment 1.

Im Gegensatz zum Kochsalz hat sich die Erde nicht im Wasser gelöst, so dass man eine trübe

Mischung erhält.

d) Fertigt eine beschriftete Skizze für den Aufbau des Experiments an und notiert eure Beobach-

tungen.

Wenn man das mit Erde verschmutzte Wasser auf das Filterpapier gießt, bleibt die Erde größ-

tenteils im Filter hängen, und das fast saubere Wasser läuft unten in das Becherglas.

e) Überlegt euch gemeinsam, wie die Trennung von Erde und Wasser funktioniert hat und schreibt

diese Erklärung auf.

Recherchiert, wie dieses Trennverfahren heißt.

Das Filterpapier wirkt wie ein Sieb mit sehr feinen Poren. Die Bestandteile der Erde sind so

groß, dass sie im Filterpapier als Rückstand hängenbleiben. Dieses Trennverfahren nennt man

Filtration.

Experiment 3a: Verschmutzung durch Kohlenstoffdioxid


Man zieht den Luftballon über den Erlenmeyerkolben mit dem Sprudel und schüttelt dann den Kolben. Das entweichende Gas (Kohlenstoffdioxid) sammelt sich im Ballon.

Danach schließt man den Hals des Ballons mit zwei Fingern, entfernt ihn vom Kolben und macht einen Knoten.

Durch Erde verschmutztes Wasser

Wasser

Filterpapier

Ballon mit Kohlen-stoffdioxid


29

Experiment 3b: Verschmutzung durch Kohlenstoffdioxid


Beim Erwärmen bilden sich schon weit unterhalb der Siede-

temperatur erneut Gasblasen in der Flüssigkeit.

Erklärung des Experiments:

Je wärmer das Wasser ist, desto weniger Kohlenstoffdioxid

kann sich darin lösen. Deshalb wird beim Erwärmen nochmals

Kohlenstoffdioxid in Form der Gasbläschen freigesetzt.

Aufgabe:

Was du hier festgestellt hast, trifft auch auf alle anderen in Wasser gelösten Gase (z. B. Sauer-

stoff) zu. In heißen Sommern kommt es daher in stehenden Gewässern immer wieder zum Fisch-

sterben. Erkläre dies.

Fische benötigen wie alle Tiere Sauerstoff zum Leben. Mit steigender Temperatur kann sich

aber immer weniger Sauerstoff im Wasser lösen. Wenn die Sauerstoffkonzentration im Wasser

zu sehr absinkt, können die Fische deshalb ersticken.

Experiment 4: Verschmutzung durch Styroporkügelchen und Kies

b) Beschreibt, was ihr beobachten könnt.

Der Kies sinkt zu Boden, die Styroporkügelchen schwimmen an der Oberfläche.

c) Erklärt, warum das so ist. Verwendet dazu die Begriffe „Dichte“ und „wasserlöslich“.

Weder die Styroporkügelchen noch der Kies sind wasserlöslich.

Weil die Dichte der Styroporkügelchen kleiner ist als die des Wassers, schwimmen sie.

Weil die Dichte von Kies größer ist als die von Wasser, sinkt der Kies zu Boden.


30

e) Beschreibt, wie ihr die Trennung durchgeführt habt, und fertigt eine Skizze an.

Das Wasser mit den darauf schwimmenden

Styroporteilchen wird in einen Trichter mit

Filterpapier gegossen.

Der Kies bleibt dabei am Boden des

Becherglases zurück.

Das Wasser fließt durch das Filterpapier in

das andere Becherglas. Das Styropor bleibt

auf dem Filterpapier liegen.

f) Erklärt, welche Stoffeigenschaften für die Trennung verantwortlich sind.

Aufgrund der geringen Dichte können die Styroporkügelchen mit dem Wasser zusammen abge-

gossen werden. Wegen ihrer Teilchengröße werden die Kügelchen im Filterpapier zurückgehal-

ten.

Der Kies bleibt aufgrund seiner größeren Dichte beim Abgießen des Wassers im Becherglas zu-

rück.

Wasser mit Styropor

Wasser

Kies

Filterpapier


31

2.21 Lösung zu 6.1.1 Experiment: Wir trennen Wertstoffmüll

Mögliche Trennschritte:

Werkzeug: Magnet Stoffeigenschaft: magnetisch Trennverfahren: Magnettrennung

Styroporkügelchen Holzspäne Eisenspäne Sand

Eisenspäne

Styroporkügelchen Holzspäne Sand

Werkzeug: Pinzette Stoffeigenschaft: Teilchengröße Trennverfahren: Auslesen

Styropor

Werkzeug: Trichter mit Filterpapier Stoffeigenschaft: Teilchengröße, Dichte Trennverfahren: Abgießen, Filtrieren

Holzspäne

Holzspäne Sand

Sand

Zwischenschritt: Wasser zugeben


32

Aufgabe 1:

Welche Materialien werft ihr zuhause in den Müll?

Welche Materialien könntest du mit den gleichen Verfahren trennen wie in eurem Experiment?

Dokumentiere deine Ergebnisse in einer Tabelle.

Körper Material Eigenschaft Abtrennung durch:

Gurkenglas Glas Größere Dichte als

Wasser

Absinken im Wasser

Folien Kunststoff Größe Aussortieren mit der

Hand

Dosen Weißblech (Stahl

mit Zinn)

Magnetisch Aussortieren mit

Magneten

Kartons Pappe Geringere Dichte als

Wasser

Schwimmen auf dem

Wasser (Abschöpfen)

Aufgabe 2:

Recherchiere, wie in einer Mülltrennungsanlage die Wertstoffe abgetrennt werden:

Wie heißen die Trennverfahren, und wie funktionieren sie?

Aufbau einer Mülltrennungsanlage: s. Lehrbuch

Auslesen: Dabei werden von Hand Wertstoffe aussortiert, die sich nicht maschinell abtrennen

lassen.

Sieben: Die Bestandteile werden nach ihrer Größe getrennt.

Magnettrennung: Magnetisierbare Teile wie z. B. Weißblech lassen sich durch einen starken

Magneten entfernen.

Windsichten: durch den Wind eines Ventilators werden Stoffe mit sehr geringer Dichte und gro-

ßer Oberfläche abgetrennt (z. B. Papier, Folien).

Schwimm-Sink-Trennung: In einem Wasserbecken lassen sich Stoffe mit geringer Dichte (z. B.

Kunststoffe) von Stoffen mit großer Dichte (z. B. Gestein, Metalle) abtrennen.


33

2.22 Lösung zu 6.1.2 Experiment: Woraus bestehen Getränkekartons? Wir trennen einen

Verbundstoff

Aufgabe:

Vergleiche euer Ergebnis mit der Abbildung eines Verbundstoffes aus dem Buch.

Woran könnte es liegen, dass ihr nicht alle Schichten voneinander trennen konntet?

Die einzelnen Schichten lassen sich nur sehr schwer voneinander trennen, weil sie sehr dünn

sind und zudem über ihre gesamte Fläche miteinander verbunden sind. Daher kommt der Name

Verbundstoff.

Nur die Schicht aus Karton lässt sich durch Wasser aufweichen, so dass sich diese Schicht ab-

lösen lässt (s. Foto). Die anderen Bestandteile des Verbundstoffes lassen sich nicht durch Was-

ser aufweichen.

2.23 Lösung zu 6.2.1 Experiment: Wir recyceln Papier

Aufgabe:

Vergleiche euer selbst hergestelltes Papier mit dem Papier aus deinem Schreibblock. Notiere die

Unterschiede.

Mögliche Unterschiede des selbst hergestellten Papiers im Vergleich zum Papier aus dem

Schreibblock:

dicker, gröbere Struktur, unregelmäßige und raue Oberfläche, ungleichmäßig und dunkler ge-

färbt


34

3 Quellen

Landesinstitut für Schulentwicklung (Hrsg.) NW-5 „Experimente für den BNT-Unterricht

Sekundarstufe I Klassen 5 und 6“, Landesinstitut für Schulentwicklung, Stuttgart, 2018.

Beispielcurriculum für den Fächerverbund BNT, Klassen 5/6,

elektronisch verfügbar: www.schule-bw.de/service-und-tools/bildungsplaene/allgemein-bildende-

schulen/bildungsplan-2016/beispielcurricula/gymnasium/BP2016BW_ALLG_GYM_BNT_BC_5-

6_BSP_1.pdf [zuletzt: 26.10.2017].

Handlungshilfe „Sicherheit im Biologieunterricht“, elektronisch verfügbar:

www.gefahrstoffe-schule-bw.de/,Lde/Handlungshilfe+_Sicherheit+im+Biologieunterricht_

[zuletzt: 26.10.2017].

Materialiensammlung des Lehrerfortbildungsservers Baden Württemberg, Wasser – ein lebens-

wichtiger Stoff, elektronisch verfügbar:

www.lehrerfortbildung-bw.de/u_matnatech/bnt/gym/bp2016/fb2/3_wasser/ [zuletzt: 26.10.2017].

Informationsportal zum Gefahrstoffmanagement für Lehrkräfte in Baden-Württemberg des Kultus-

ministeriums, elektronisch verfügbar: www.gefahrstoffe-schule-bw.de

[zuletzt: 26.10.2017].

Internetseiten zur Sicherheit im Unterricht des Landesinstituts für Schulentwicklung,

elektronisch verfügbar:

www.ls-bw.de/,Lde/Startseite/Service/Sicherheit+im+Unterricht [zuletzt: 26.10.2017].

Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e. V. (DGUV) (Hrsg.) (August 2010)

DGUV-Regel 113-018 „Unterricht in Schulen mit gefährlichen Stoffen“ (bisher: BG/GUV-SR 2003).

Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e. V. (DGUV) (Hrsg.) (August 2010)

aktualisierte Fassung vom November 2010

DGUV Regel 113-019 Stoffliste zur Regel „Unterricht in Schulen mit gefährlichen Stoffen“ (bisher:

BG/GUV-SR 2004).

Ständige Konferenz der Kultusminister der Länder in der Bundesrepublik Deutschland (KMK)

(Hrsg.) (2013) „Richtlinie zur Sicherheit im Unterricht (RiSU) – Empfehlung der Kultusministerkon-

ferenz“

(Beschluss der KMK vom 09.09.1994 i. d. F. vom 27.02.2013).

Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e. V. (DGUV) (Hrsg.) (September 2012)

DGUV Information 202-039 „Sicher experimentieren mit elektrischer Energie in Schulen“ (bisher:

BG/GUV-SI 8040)

http://www.schule-bw.de/service-und-tools/bildungsplaene/allgemein-bildende-schulen/bildungsplan-2016/beispielcurricula/gymnasium/BP2016BW_ALLG_GYM_BNT_BC_5-6_BSP_1.pdf



http://www.gefahrstoffe-schule-bw.de/,Lde/Handlungshilfe+_Sicherheit+im+Biologieunterricht_

http://www.lehrerfortbildung-bw.de/u_matnatech/bnt/gym/bp2016/fb2/3_wasser/

http://www.gefahrstoffe-schule-bw.de/

http://www.ls-bw.de/,Lde/Startseite/Service/Sicherheit+im+Unterricht


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Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Verwendung von Arbeitsmitteln (Be-

triebssicherheitsverordnung – BetrSichV) Ausfertigungsdatum: 03.02.2015

Elektronisch verfügbar: www.bmas.de/DE/Service/Gesetze/betriebssicherheitsverordnung.html

[zuletzt: 02.11.2017].

Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV) (Hrsg.) (Juli 2004)

DGUV Vorschrift 1 „Grundsätze der Prävention“ (bisher: GUV-V A1)

Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV) (Hrsg.) (Mai 2001)

DGUV Vorschrift 81 „Schulen“ (bisher: GUV-V S1)

Bildnachweis

Bunsenbrenner S. 69: www.publicdomainvectors.org/de/kostenlose-vektorgrafiken/Vektor-

Illustration-Gasbrenner-Reihe/28184.html [zuletzt: 07.11.2017]

Teclubrenner S. 17: www.openclipart.org/detail/191531/teclubrenner-teclu-burner

[zuletzt: 07.11.2017]

http://www.bmas.de/DE/Service/Gesetze/betriebssicherheitsverordnung.html

http://www.publicdomainvectors.org/de/kostenlose-vektorgrafiken/Vektor-Illustration-Gasbrenner-Reihe/28184.html

http://www.publicdomainvectors.org/de/kostenlose-vektorgrafiken/Vektor-Illustration-Gasbrenner-Reihe/28184.html

http://www.openclipart.org/detail/191531/teclubrenner-teclu-burner

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