Skript für die Abschlussprüfung im Fach PCB für den

Qualifizierenden Abschluss der Mittelschule

Teilbereich „Grundlagen der Kommunikation“:

18.03.2019

7

Sender Empfänger

Nachricht

1. Formen der Kommunikation

2. Was ist Kommunikation?

Kennzeichnend für die Kommunikation beim Menschen ist, dass er die Informationen des

Senders bewertet, sie mit Gefühlen versieht, die beim Empfänger bestimmte Empfindungen

auslösen.

Der Empfänger der Nachricht interpretiert diese.

Menschen können sich durch das Austauschen von Informationen verständigen.

Dabei spielen Sprache, Gestik, Mimik und Zeichen eine wichtige Rolle.

Diesen Vorgang nennt man Kommunikation.

3. Wie funktioniert die Aufnahme und Verarbeitung von Informationen beim

Menschen?

Augen:

• man kann Objekte (Gegenstände, Personen) und Signale erkennen

• man kann Gestik (z.B. Handbewegung) und Mimik (z.B. Lachen) deuten

Ohren:

• man kann Geräusche hören

• man kann Höhenunterschiede wahrnehmen

• Sitz des Gleichgewichtssinns

Mund:

• Sitz des Geschmackssinns

• dort wird Sprache ermöglicht

Nase:

• Sitz des Geruchssinns

Haut:

• Tastsinnesorgan

→ Schmerz-, Kälte-, Wärme-, und Druckempfinden

4. Sinnesorgane – Antennen zur Informationsaufnahme

Unsere Sinnesorgane, sind wie „Fenster zur Welt“, mit ihnen nehmen wir unsere Umwelt

wahr.

Sinn Sinnesorgan Reizart Wahrnehmung

Gesichtssinn Auge Licht

hell und dunkel, Farben,

Bewegungen,

räumliches Sehen

Gehörsinn Ohr Schall Tonhöhen, Lautstärken

Geruchssinn Nase Chemische Stoffe Geruch (würzig, faulig,

blumig)

Geschmackssinn Zunge und Gaumen Chemische Stoffe Geschmack (süß, sauer,

bitter, salzig, umami)

Ultraschall, Röntgenstrahlen und radioaktive Strahlung können von unseren Sinnesorganen

nicht wahrgenommen werden.

5. Wie werden Reize aufgenommen und in unserem Nervensystem verarbeitet?

Unser Nervensystem besteht aus:

Gehirn (1), Rückenmark (2), Nervenbahnen (3)

Die Sinneseindrücke werden auf elektrischem und chemischem Weg ins zentrale

Nervensystem (ZNS) übertragen und dort verarbeitet.

Das periphere Nervensystem (PNS) besteht aus den Nervenbahnen (3).

Die Erregungen, die von den Sinneszellen an das ZNS geleitet werden und die Erregungen,

die vom ZNS an die Muskeln weitergegeben werden, laufen in getrennten Bahnen.

Wir sprechen von sensorischen Nerven (Empfindungsnerven) (4) und motorischen Nerven

(Bewegungsnerven) (5).

6. Wie reagiert der Mensch auf Reize?

= Reiz-Reaktions-Schema

Dies stellt eine (durch Willen) gesteuerte Handlung auf Grund eines bewusst

wahrgenommenen Reizes dar. Vor der Handlung erfolgt die bewusste Entscheidung, sich so

und nicht anders zu verhalten.

7. Welche Kennzeichen hat ein Reflex?

• Ein Reflex ist eine durch einen Reiz unbewusste und automatisch ausgeführte

Handlung

• Das Gehirn ist NICHT die Entscheidungszentrale, daher kann die Reaktion schneller

ablaufen.

8. Warum sind Reflexe von so großer Bedeutung?

Reflexe sind sehr wichtig für den Körper, denn sie schützen uns vor Gefahren:

9. Wichtige Bestandteile des menschlichen Gehirns

Gehirnbereich Aufgaben

A) Hypothalamus Steuert innere Organe

B) Großhirn Hör-, Sprach-, Seh-, Geruchs-, Geschmacks

und Motorisches Zentrum;

Durch die gewellte Oberfläche haben hier auf

kleinem Raum mehr Nervenzellen Platz.

C) Kleinhirn Koordiniert Bewegung und Gleichgewicht

D) Hirnstamm Steuert Atmung und Blutkreislauf;

diese Reaktionen laufen „unbewusst“ ab und

können nicht bewusst gesteuert werden;

steuert grundlegende Empfindungen wie

Angst und Freude

Reflex Anlass Erscheinung Wirkung

Kniesehnen-

reflex

Mit Fuß gegen

Hindernis gestoßen leichtes Stolpern

Verhindert, dass wir

beim Stolpern hinfallen

Niesreflex Reiz in der

Nasenhöhle

Heftiges u. plötzliches

Ausstoßen von Luft

durch die Nase

Schleim, Staub,

Blütenpollen und andere

Auslöser des Niesreizes

werden aus- gestoßen

Hustenreflex Reizung der

Atemwege, Luftröhre

Kräftiges, stoßweises

Ausatmen aus dem Mund

(= husten)

Schleim, Fremdkörper

werden aus den Atem-

wegen entfernt

Lidschluss-

reflex Trockene Bindehaut

Lider schließen sich un-

beabsichtigt, „Blinzeln“

Auge, Bindehaut wird

befeuchtet, vor Aus-

trocknung geschützt

10. Die vier Hauptfelder auf der Großhirnrinde

• Sensorische Felder

→ hier treffen die Meldungen von den Sinnesorganen ein

• Assoziations-/ Erinnerungsfelder

→ Das von den sensorischen Feldern Empfangene wird mit dem hier Gespeicherten

verglichen und als bekannt oder ähnlich erkannt. (= Gedächtnis)

• Motorische Felder

→ Von hier aus werden die getroffenen Entscheidungen des Gehirns als Befehle an

die Muskeln weitergeleitet und dort ausgeführt.

• Stirnbereichsfeld

→ Wir denken, planen, überlegen, Entschlüsse fassen usw.

11. Lernen und Gedächtnis

• Die linke Gehirnhälfte ist für das Faktengedächtnis zuständig. In der rechten

Gehirnhälfte überwiegt das mit Gefühlen verbundene Gedächtnis.

• Unser Gedächtnis arbeitet in drei Stufen. Ziel ist die Langzeitspeicherung. Richtiges

Lernen hilft dir dabei:

Die drei Gedächtnisstufen Dauer der

Informationsspeicherung

Folgerung für erfolgreiches

Lernen

Ultrakurzzeitgedächtnis für einige Zehntelsekunden;

rasches Vergessen

Eselsbrücken und Merkhilfen

Kurzzeitgedächtnis einige Sekunden bis einige

Minuten

regelmäßiges Wiederholen,

verknüpfen mit Bekanntem

Langzeitgedächtnis Bis zu lebenslange

Speicherung

wiederholen in Abständen

12. Was belastet und was schützt unser Nervensystem?

13. Verletzungen und Erkrankungen des Nervensystems und des Gehirns

• Gehirnerschütterung: verursacht durch Schlag oder Stoß, ohne äußere Verletzung

• Querschnittslähmung: Rückenmark, das im Wirbelkanal der Wirbelsäule verläuft,

wird durch äußeren Einfluss (Unfall) durchtrennt oder stark gequetscht. Von der Stelle

ab nach unten ist der Körper gelähmt.

• Gehirnhautentzündung: betroffen ist meist der Hörnerv, so dass Gehörlosigkeit die

Folge ist

• Kinderlähmung: bevorzugt bei Kindern zwischen 1 – 16 Jahren, Impfung möglich

• Schlaganfall: ausgelöst durch plötzlichen Arterienverschluss, damit ist die Blut- und

Sauerstoffzufuhr in Teilen des Gehirns unterbrochen, Folge: Nervenzellen sterben ab

oder sind stark geschädigt

• Parkinson: in leichteren Fällen spricht man auch von Demenz, eingeschränkte

Bewegungsfreiheit, starkes Zittern der Hände, starre Muskulatur, verlangsamtes

Denken

• Multiple Skerose: unheilbare Nervenkrankheit, Entzündungen der Nervenbahnen im

ZNS, Taubheitsgefühl in den Muskeln, Bewegungsstörung, Schwäche und Schmerzen,

verschlechtert sich schubweise

Teilbereich „Zellen – Bausteine der Lebewesen“:

1. Was ist der Mikrokosmos?

2. Merkmale von Lebewesen

• Vermehrung durch Zellteilung

• Stoff- und Energiewechsel (Nahrungs-aufnahme)

• Reaktion auf Reize

• Möglichkeit der Bewegung (z. B. Bakterien)

• Wachstum

3. Der Aufbau einer Zelle (menschlich + pflanzlich)

4. Die Aufgaben der Zellbestandteile

Der Zellkern

• Steuerzentrale der Zelle → „Gehirn der Zelle"

• Enthält die Erbanlagen

• über Kernporen ist das Innere des Zellkerns mit dem Plasma verbunden

Die Zellwand

• schützt den Inhalt der Pflanzenzelle

• verleiht Festigkeit

• begrenzt die Größe der Zelle

• wasserdurchlässig

• über winzige Poren (die Tüpfel) stehen die Zellen untereinander in Verbindung

Die Zellmembran

• umschließt das Zellplasma

• für Wasser und manche Stoffe durchlässig, viele andere Stoffe können sie nicht

durchdringen

Das Zellplasma

• dünn- und zähflüssig

• besteht aus Eiweiß, Fetten, Kohlenhydraten, Wasser, Salz

• bewegt sich → Zellplasmaströmung

5. Lebensvorgänge in der Zelle (Zellatmung, Zellteilung)

6. Welche Zellen gibt es im menschlichen Körper?

Bei vielzelligen Lebewesen, wie dem Menschen, haben die Zellen zwar einen gleichen

Grundbauplan, sie sind aber spezialisiert, sehen also unterschiedlich aus und haben

verschiedene Aufgaben.

• Nervenzellen (Gehirn): bilden die Schaltzentrale des menschlichen Körpers

• Abwehrzellen (Immunsystem): bekämpfen Krankheitserreger, die in den Körper

eindringen

• lange Nervenfasern: leiten elektrische Impulse (= Informationen) weiter

• Lichtrezeptorzellen (Auge): wandeln Informationen über Gesehenes in elektrische

Impulse um

• Rezeptorzellen (Innenohr): verwandeln Schallwellen in elektrische Impulse

• Eizelle (w) + Spermium (m): Spermium befruchtet Eizelle → Mensch entsteht

Teilbereich „Genetik“:

1. Der Zellkern als Träger von Erbinformationen

Wichtige Fachbegriffe:

• Vererbung: Weitergabe von Erbinformationen durch die Eltern an die Kinder, von

Generation zu Generation

• Chromosomen: befinden sich im Zellkern, sind Träger der Erbinformation

• Gen: ein Abschnitt auf dem Chromosom, der die Information für ein bestimmtes

(Körper-)Merkmal enthält

• Erbgut: die Gene aller Chromosomen zusammen

2. Der Chromosomensatz eines Menschen

Jede Körperzelle eines Menschen hat 46 Chromosomen. Davon sehen (mit einer Ausnahme)

immer zwei gleich aus. Deswegen spricht man meist von 23 Chromosomenpaaren.

Die Ausnahme sind die Geschlechtschromosomen (an 23. Stelle) des Mannes:

Frau: Mann:

Chromosomen an 23. Stelle sind gleich.

Wegen der Form nennt man sie X-

Chromosomen.

Chromosomen an 23. Stelle sehen

unterschiedlich aus. Wegen der Form nennt man

sie X-Chromosom + Y-Chromosom.

3. Vererbung des Geschlechts

Wichtige Fachbegriffe:

• Keimzellen: Oberbegriff für Eizellen und Spermazellen

• Geschlechtschromosomen: sind das 23. Chromosomenpaar und bestimmen das

Geschlecht (XX bei der Frau bzw. XY beim Mann)

Das Geschlecht (weiblich oder männlich) eines Kindes steht schon bei der Befruchtung der

Eizelle durch das Spermium fest. Verantwortlich sind die Geschlechtschromosomen.

Mädchen Junge

4. Was ist eine Mutation?

Mutationen sind Veränderungen des Erbguts. Sie können jede Zelle betreffen. Doch nur

wenn die Keimzellen betroffen sind, können Mutationen vererbt werden.

➔ Genmutationen = Abschnitt auf dem Gen ist verändert (Bsp. Rot-Grün-Blindheit,

Bluterkrankheit)

➔ Chromosomenmutationen = Chromosomen sind umgebaut → veränderte Abfolge

der Gene

➔ Genommutationen = geänderte Chromosomenzahl bei mind. einem Chromosom

(Bsp. Trisomie 21 / Down-Syndrom)

Wodurch entstehen Mutationen?

• manchmal einfach so, spontan, sprunghaft

• durch Umwelteinflüsse

• durch Chemikalien, z.B. Spritzmittel zur Schädlingsbekämpfung

• durch energiereiche Strahlung wie UV-Strahlen beim Röntgen oder bei

radioaktiver Strahlung

Beispiel: „Albinos“

Tiere oder Menschen, die aufgrund einer Mutation keinen dunklen Farbstoff ausbilden

können (z.B. weiße Kaninchen mit roten Augen)

5. Veränderungen im Erbgut – Erbkrankheiten

Bsp. Trisomie 21: Weltweit kommen ca. 2 – 3 % aller Neugeborenen mit körperlichen oder

geistigen Behinderungen zur Welt. Eine dieser Behinderungen ist Trisomie 21 (oder auch

Down-Syndrom), benannt nach dem englischen Arzt J. Down, der diese Krankheit als erster

beschrieb. Kinder mit Trisomie 21 besitzen 47 Chromosomen statt 46.

Vergleicht man die Chromosomensätze, dann stellt man fest, dass bei einem Kind mit

Trisomie 21 das 21. Chromosom dreifach vorhanden ist (und eben nicht zweimal wie es

normal wäre). Dieser Fehler im Erbgut bewirkt die Aussehensänderung und die geistige

Behinderung. Der Verteilungsfehler mit 47 statt 46 Chromosomen kann bei der Reifeteilung

der Geschlechtszellen aus noch nicht geklärten Gründen auftauchen. Mit zunehmendem

Lebensalter der Frau steigt das Risiko, dass das Kind mit Trisomie 21 zur Welt kommt.

Weitere Bsp: Rot-Grün-Blindheit + Bluterkrankheit

6. Chancen und Risiken der Gentechnik

Ergebnisse der Gentechnik beim Einsatz in der Landwirtschaft:

Teilbereich „Aufbau der Materie“:

1. Einteilung der Stoffe in Alltag und Technik

Stoffe

Reinstoffe

(nur ein Stoff)

Elemente(gleiche Atome)

Wasserstoff

Sauerstoff

Metalle

Kohlenstoff

Schwefel

Magnesium

Gold

Verbindungen(unterschiedliche Atome)

Wasser

Kochsalz

Metalloxide

Kohlenstoffdioxid

Schwefelsäure

Magnesiumoxid

Gemische(zwei oder mehrere Stoffe)

Zuckerlösung

Studentenfutter

Müsli

Luft

Die „Sprache“ der Chemiker – Stoffe und ihre Abkürzungen:

Wasserstoff H Sauerstoff O (Oxid)

Wasser H2O Kohlenstoff C

Kohlenstoffdioxid CO2 Schwefel S

Magnesium Mg Magnesiumoxid MgO

Gold Au (Aurum) Silber Ag (Argentum)

2. Atome und Moleküle

Der Begriff ATOM kommt vom griechischen Wort „atomos“, was unteilbar bedeutet.

Schon die alten Griechen wussten, dass alle Stoffe aus Atomen aufgebaut sind, bzw. dass

Atome die kleinsten Bauteile aller unserer Stoffe sind (Demokrit: „Atome sind unteilbare,

solide Kugeln“)

3. Atommodell von John Dalton

• Elemente nicht zerlegbar (sie bestehen aus Atomen, die bei chemischen

Reaktionen erhalten bleiben)

• Jedes Element besteht aus einer bestimmten Atomart, die sich von anderen

unterscheidet

• Jede Atomart hat eine bestimmte Masse (→ Gewicht) und Größe

4. Streuversuch von Ernest Rutherford

• Der Streuversuch von Rutherford zeigte:

Jedes Atom besteht aus einem Atomkern mit positiv geladenen Teilchen (= Protonen

+) und Neutronen sowie einer Atomhülle mit negativ geladenen Teilchen (=

Elektronen -).

• Die Anzahl der positiv und negativ geladenen Teilchen ist gleich → Atom insgesamt

elektrisch neutral

• Der Atomkern ist etwa 10000 mal kleiner als die Atomhülle

• Der Atomkern enthält fast die gesamte Masse (99,9 %)

5. Das Kern-Hülle-Modell (Rutherford)

6. Schreibweise von Atomen

Beispiel Berylliumatom

7. Was sind Ionen?

• Ein Atom kann unter bestimmten Bedingungen positiv oder negativ geladen sein.

Dabei ändert es die Elektronenzahl (-), indem es Elektronen aufnimmt oder

abgibt. Die Protonenzahl ändert sich nicht! Schreibweise: Na+, Fe2+, Cl-

• Geladene Atome nennt man Ionen

• Positiv geladene Atome nennt man Kationen (z.B. Fe2+)

• Negativ geladene Atome nennt man Anionen (z.B. Cl-)

8. Was sind Isotope?

• stimmen in Ordnungs- , Kernladungs-, Protonen- und Elektronenzahl überein

• sie unterscheiden sich in der Massen- und Neutronenzahl

(Die Kerne haben bei gleicher Protonenzahl unterschiedlich viele Neutronen)

• Isotope eines Elementes unterscheiden sich auch in den chemischen

Reaktionsmöglichkeiten

Isotope 11H 1

2H+ 13H 12

6C 146C 16

8O2- 168O

Element Wasserstoff Kohlenstoff Sauerstoff

Protonenzahl 1 1 1 6 6 8 8

Neutronenzahl 0 1 2 6 8 8 10

Elektronenzahl 1 0 1 6 6 10 8

9. Das Periodensystem der Elemente (PSE)

Das Periodensystem der Elemente (PSE) besteht aus Perioden (waagrechte Reihe) und

Gruppen (senkrechte Spalten). Jede Periode (außer der ersten) beginnt mit Metallen, es

folgen Halbmetalle, Nichtmetalle und zum Schluss ein Edelgas. Es stehen immer Elemente

mit ähnlichen Eigenschaften untereinander.

Die Ordnungszahl entspricht dabei der Zahl der Protonen im Atomkern. Je größer die

Ordnungszahl ist, desto größer ist auch die Atommasse. Die Atome sind im PSE nach

steigender Atommasse angeordnet.

10. Das Schalenmodell (Atommodell von Bohr)

Grundproblem:

Warum fallen die negativ geladenen Elektronen nicht in den positiv geladenen Atomkern?

Idee von Bohr:

• Elektronen bewegen sich auf Kreisbahnen mit bestimmten Abständen um den positiv

geladenen Atomkern.

• Bohr nannte die erlaubten Bahnen, auf denen sich die Elektronen bewegen können

Schalen:

1. Schale: K-Schale: maximal 2 Elektronen

2. Schale: L-Schale: maximal 8 Elektronen

3. Schale: M-Schale maximal 18 Elektronen

4. Schale: N-Schale maximal 32 Elektronen

Je mehr Schalen ein Atom hat, umso größer ist es (ein Sauerstoffatom ist z.B. größer als ein

Wasserstoffatom).

Beispiel: Schalenmodell des Chloratoms (Cl)

11. Moleküle (Summenformel + Verhältnisformel)

• Molekül = mindestens zwei verschiedene Atome, die vereinigt sind, z.B. H2O

• Der Index gibt bei einer Summenformel an, wie viele Atome in der Verbindung

vorhanden sind (Bsp. Wasser → 2 Wasserstoffatome und 1 Sauerstoffatom)

• Bei einer Verhältnisformel wird das Verhältnis der enthaltenen Atome angegeben

(Bsp.: NaCl →Zusammensetzung = Na : Cl = 1:1, MgCl2 → Zusammensetzung =

Mg : Cl = 1:2)

Teilbereich „Radioaktivität“:

1. Was versteht man unter radioaktiver Strahlung?

Grundsätzlich kann man zwischen der natürlichen und der künstlichen Radioaktivität

unterscheiden:

Es gibt verschiedene Arten von Strahlung:

Wenn Strahlung von außen auf den Körper trifft, ist die α-Strahlung am ungefährlichsten,

weil sie schon von Papier abgeschirmt werden kann. Die γ-Strahlung ist die gefährlichste,

weil sie erst durch einen dicken Bleiblock abgeschirmt werden kann.

2. Was passiert bei radioaktiver Strahlung?

Uran ist ein Metall, das immer, d.h. von Natur aus „strahlt“. Seine Atomkerne zerfallen in

einen Heliumkern (α-Strahlung) und einen Thoriumkern (= radioaktiver Zerfall).

Radioaktivität bedeutet also: Atomkerne zerfallen und senden dabei Strahlung aus. Dabei

entstehen Atomkerne anderer Elemente. Das geht so lange, bis ein stabiles Element entsteht

(z.B. Blei).

3. Wie kann man radioaktive Strahlung messen?

Radioaktive Strahlung kann mit einem Geiger-Müller-Zähler gemessen werden, benannt nach

den beiden Erfindern. Kurz nennt man ihn auch einfach „Geiger-Zähler“. Sein Einsatz ist

nötig, da der Mensch radioaktive Strahlung mit seinen Sinnesorganen nicht wahrnehmen

kann.

4. Was ist die Halbwertszeit?

Die Halbwertszeit ist die Zeitspanne, in der die Hälfte der Atome eines radioaktiven Stoffes

zerfällt. Diese Zerfalls- oder Halbwertszeiten sind charakteristisch und verschieden für jedes

radioaktive Element; sie können Bruchteile von Sekunden bis Milliarden von Jahren

umfassen.

Beispiele für Aufgaben zur Halbwertszeit (Lösungen):

5. Wie wird Radioaktivität in der Medizin und der Industrie verwendet?

Radioaktive Strahlung wird im Dienst der Gesundheit eingesetzt. Zum einen hilft sie bei der

Behandlung (Therapie) von Krebstumoren. Durch die radioaktive Strahlung von

verschiedenen Seiten werden die Tumorzellen zerstört. Zum anderen wird radioaktive

Strahlung bei der Untersuchung (Diagnose) eingesetzt. Ein radioaktiver Stoff (Marker mit

möglichst geringer Halbwertszeit) wird in die Blutbahn gespritzt. Er wird besonders gut von

Tumoren aufgenommen. Mit Hilfe einer Spezialkamera kann man dann die Lage der Tumore

feststellen.

Radioaktive Strahlung wird auch im Dienste der Industrie eingesetzt. Radioaktive Strahlung

wird genutzt:

⚫ zur Überprüfung von Schweißnähten (s. Bild unten),

⚫ zur Veredelung mancher Kunststoffe durch β – Strahlung

⚫ zur Sterilisation von medizinischen Geräten

⚫ zur Konservierung von Lebensmitteln

⚫ für selbstleuchtende Ziffern

⚫ für Motortests

⚫ zur Züchtung widerstandsfähiger Getreidesorten

⚫ zur Dickenmessung von Folien, Kunststoff- oder Spanplatten

⚫ zur Markierung von Düngemitteln in Pflanzen

6. Wie schadet radioaktive Strahlung dem Menschen?

7. Was ist eine Kernspaltung?

Die deutschen Wissenschaftler Otto Hahn und Fritz Straßmann (später auch Lise Meitner)

beschossen im Jahr 1938 die Atomkerne des Uran-Isotops-235 mit Neutronen.

Das Versuchsergebnis war sensationell: Durch den Neutronenbeschuss spalteten sich die

Kerne des Uran-235. Die Kernspaltung war entdeckt!

Die Entdeckung zeigte: Starke Kernkräfte halten die Protonen des Atomkerns zusammen.

Trifft aber ein Neutron auf diesen Atomkern, spaltet sich dieser. Dabei wird eine riesige

Menge Energie freigesetzt:

Bei der Spaltung des Uranatomkerns entstehen zwei neue, kleinere Atomkerne: Barium und

Krypton. Die Energie entsteht in Form von Wärme / Hitze und radioaktiver Strahlung.

Allerdings werden auch weitere Neutronen frei (in diesem Beispiel sind es drei), die

wiederum andere Atomkerne spalten können. Jeder weitere gespaltene Atomkern setzt wieder

Energie, aber auch jeweils wieder drei Neutronen frei. So kommt es zu einer Kettenreaktion.

Dabei unterscheidet man die ungesteuerte / unkontrollierte Kettenreaktion (z.B. in einer

Atombombe) von der gesteuerten / kontrollierten Kettenreaktion (z.B. in einem

Atomkraftwerk).

8. Wie funktioniert ein Atomkraftwerk?

• Im Reaktor wird durch die gesteuerte Kettenreaktion viel Energie freigesetzt. Das

Wasser im Druckbehälter erhitzt sich dadurch auf über 300°C. (1)

• Das heiße Wasser wird in den Wärmetauscher (Dampferzeuger) gepumpt. Dort

gibt das heiße Wasser Wärme ab und es entsteht Wasserdampf. (2)

• Der Dampf treibt Turbinen an. Die Turbinen wiederum treiben Generatoren an,

die elektrische Energie erzeugen. (3)

• Im Kondensator wird aus dem Wasserdampf wieder Wasser (Kühlturm!) (4)

Der Wirkungsgrad von Kernkraftwerken beträgt nur 35%. Von der freigesetzten Energie

werden 65% als Abwärme an die Umwelt abgegeben.

9. Gefahren und Sicherheitsvorkehrungen bei einem Atomkraftwerk

Mögliche Gefahren:

• Höhere Strahlendosen in Kernkraftwerksnähe

• Radioaktive Abfallprodukte (Entsorgung, Transport und Lagerung)

• Aufheizung der Gewässer durch Kühlwasser

• Explosionsgefahr bei Versagen aller Sicherheitssysteme

• Technische Defekte, Austritt von radioaktivem Dampf

• äußere Einflüsse (Erdbeben, Flugzeugabsturz...)

Sicherheitsvorkehrungen:

• Hüllrohre der Brennstäbe

• Druckbehälter

• Betonmauer

• Sicherheitsbehälter

• Reaktorgebäude

• Filter für Abwasser und Abluft

Probleme bei der Entsorgung:

In den Brennelementen sammeln sich bei der Kernspaltung hochradioaktive, unverwertbare

Spaltprodukte an, die teilweise sehr lange Halbwertszeiten besitzen. Deshalb müssen sie

absolut gefahrlos entsorgt werden. Dies geschieht in Spezialbehältern (Castorbehälter) tief

unter der Erde in ausgedienten Salzstöcken (Salzbergwerken).

Teilbereich „Kraft und Bewegung“:

1. Geschwindigkeit

Die Geschwindigkeit v gibt an, welche Strecke s in einer bestimmten Zeit t zurückgelegt

wird. Die Geschwindigkeit wird berechnet, indem der zurückgelegte Weg durch die dafür

benötigte Zeit dividiert wird.

Zeitbenötigte

WeggterzurückgelegkeitGeschwindi=

t

sv = (

v

st = , tvs = )

Je länger eine Wegstrecke ist, die man in einer bestimmten Zeit zurücklegt, desto größer ist

die Geschwindigkeit.

Je kürzer die Zeit ist, die man für eine bestimmte Wegstrecke braucht, desto größer ist die

Geschwindigkeit.

Die Einheit für die Geschwindigkeit ist Meter pro Sekunde oder Kilometer pro Stunde.

Zwischen diesen beiden Angaben für die Geschwindigkeit besteht folgender Zusammenhang:

6,3sec

m =

h

km und 6,3:

h

km =

sec

m

Soll beispielsweise die Angabe 50h

km in

sec

m umgerechnet werden, muss der Zahlenwert 50

durch 3,6 geteilt werden, um die Geschwindigkeit in sec

m zu erhalten.

2. Beschleunigen und Verzögern

Wenn ein Fahrzeug seine Geschwindigkeit gleichmäßig erhöht, sprechen wir von einer

beschleunigten Bewegung (Beschleunigung).

Beispiel:

nach 1 sec 10h

km Umrechnung in

sec

m→ 10

h

km: 3,6 = 2,8

sec

m

2 sec 20h

km Die Beschleunigung beträgt 2,8

sec

m pro

3 sec 30h

km Sekunde (2,8

²sec

m).

Wenn ein Fahrzeug seine Geschwindigkeit gleichmäßig verringert, sprechen wir von einer

verzögerten Bewegung (Bremsen).

Beispiel:

Gute Bremsen wirken Umrechnung in h

km→ 8

sec

m▪3,6 = 28,8

h

km

mit einer Verzögerung Jede Sekunde wird das Fahrzeug

von 8sec

m . ca. 30

h

km langsamer.

3. Der Anhalteweg

Anhalteweg = Reaktionsweg + Bremsweg

Anhalteweg =

24 m + 64 m = 88m

FAUSTFORMEL

(bei Reaktionszeit 1 sec.)

Reaktionsweg (in m) =

Geschwindigkeit (in km/h) ∙ 3

10

Bsp.:

80 km/h ∙ 3

10 = 24 METER

Reaktionszeit z.B. 2 sec

a) 80 Km/h : 3,6 = 22,2 m/sec

b) s = v ∙ t

s = 22,2 m/sec ∙ 2 sec

s = 44,4 METER

FAUSTFORMEL

Bremsweg (in m) = (Tachoanzeige

10) ²

Bsp.

(80

10)

2

= 64 METER

Oder: (80 ∙ 80

100) = 64 Meter

Bremsweg = v² : 2 ∙ a

(v = Geschwindigkeit in m/sec

a = Bremsverzögerung in m/sec²)

MOFA: Bremsverzögerung 4 m/sec²

Die Länge des Anhaltewegs kann der Fahrer beeinflussen. Achten muss er auf:

⚫ den Straßenzustand (Belag, Nässe,...)

⚫ gute Bremsen (Bremsbeläge)

⚫ Müdigkeit, Alkoholeinfluss

⚫ die Tatsache, dass hohe Geschwindigkeiten den Bremsweg sehr stark beeinflussen →

doppelte Geschwindigkeit ergibt vierfachen Bremsweg

Zudem muss immer Sicherheitsabstand gehalten werden. Dieser soll laut Faustformel

mindestens dem „halben Tacho“ entsprechen. Ein Fahrzeug, das mit 60h

kmunterwegs ist,

sollte einen Sicherheitsabstand von 30 m einhalten.

4. Die Trägheit

Alle Körper widersetzen sich plötzlichen Bewegungsänderungen, um ihren gegenwärtigen

Bewegungszustand beizubehalten; sie sind träge.

Beispiele:

• Nur mit großer Kraft kann man einen schweren Wagen in Bewegung setzen.

• Wenn ein Auto abgebremst wird, „will“ es weiter fahren.

• In Kurven fliegt ein schlecht befestigter Gegenstand vom Autodach.

Trägheitsgesetz:

Die Trägheit ist eine Eigenschaft der Körper. Sie bedeutet:

Ein Körper bleibt in Ruhe oder bewegt sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit geradeaus

weiter, solange keine Kraft auf ihn wirkt.

Je größer die Masse (das Gewicht) eines Gegenstands, desto größer seine Trägheit!

Die Trägheit spielt im Straßenverkehr eine wichtige Rolle:

• deshalb schnallen wir uns im Auto an.

• deshalb halten wir uns in einem fahrenden Bus fest.

• deshalb bedenken wir, dass eine hohe Geschwindigkeit lebensgefährlich ist,

denn:

„doppelte Geschwindigkeit ► vierfache Wirkung der Trägheit“!