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Swiss Nano-Cube Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St.Gallen Tel. +41 (0) 71 274 72 66, [email protected] www.swissnanocube.ch Bildungsplattform zur Mikro- und Nanotechnologie für Berufsfach- und Mittelschulen sowie Höhere Fachschulen 3. Veranschaulichung MEM-Modul (BKU Teil 3) Autor: Andreas Beck Datum: Januar 2012

Swiss Nano-Cube MEM-Modul

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Swiss Nano-Cube

Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St.Gallen

Tel. +41 (0) 71 274 72 66, [email protected]

www.swissnanocube.ch

Bildungsplattform zur Mikro- und Nanotechnologie für

Berufsfach- und Mittelschulen sowie Höhere

Fachschulen

3. Veranschaulichung

MEM-Modul (BKU Teil 3)

Autor: Andreas Beck

Datum: Januar 2012

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Neue Eigenschaften

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Nanomaterialien zeigen „neue“ Eigenschaften.

Beispiel Aluminium:

Alu-Folie ist chemisch sehr stabil und darum wenig reaktionsfreudig.

Alu-Nanopartikel verbrennen dagegen explosionsartig und werden als Raketentreibstoff eingesetzt.

Quellen: www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,656774,00.html, http://german.alibaba.com/products/nanoparticles.html

Alu-Nanopartikel

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Verhältnis Oberfläche : Volumen

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Auftrag:

Bearbeiten Sie das Arbeitsblatt «Versuch mit Eisen»

Das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen eines Stoffes beeinflusst dessen Eigenschaften.

Der folgende Modellversuch soll diese Tatsache beweisen.

Quelle: http://www.nanoforschools.ch/

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Modellversuch

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Wir wissen alle aus eigener Erfahrung, dass sich ein massives Stück Eisen zwar erhitzen, nicht aber einfach so verbrennen lässt.

Unsere Berechnungen haben ergeben, dass sich die Oberfläche des Eisenwürfels durch Zerkleinerung massiv vergrössern lässt. Damit ist die Reaktionsfläche im Verhältnis zur Masse viel grösser geworden.

Lässt sich nun das Eisen verbrennen?

Quelle: http://www.zanger-pferd.de/hufbeschlag.htm

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Versuchsdurchführung

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Eisenpulver wird in eine offene Flamme gestreut.

Quelle: http://www.ambergerschule-nuernberg.de/kla/20092b/Waerme15.html

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Ergebnis

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Tatsächlich ist es durch die grosse Oberfläche möglich geworden, das Eisen zu verbrennen.

Quelle: http://www.planet-schule.de

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Anwendungen in Natur und Technik

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In Feuerwerkskörper aller Art werden die Farben durch das Verbrennen verschiedener Metallverbindungen hervorgerufen.

Beispiele beteiligter Metalle:

Strontium rot

Calcium orange

Natrium gelb

Barium grün

Kupfer blau

Quelle: http://www.mc-vindonissa.ch/html/1__august_09.html

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Anwendungen in Natur und Technik

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Die Gesamtoberfläche unserer Lungen beträgt ungefähr 140 [m2] (Fläche eines Tennis-Spielfeldes). Das ist nur möglich, dank dem sie aus ca. 500 Millionen Lungen-bläschen (Alveolen) mit je einem Durchmesser von 0.25 [mm] bestehen.Durch die grosse Oberfläche wird es erst möglich, dass der Gasaustausch in so kurzer Zeit stattfinden kann.

Quelle: http://www.lungenemphysem.org/lungenemphysem-beschreibung

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Anwendungen in Natur und Technik

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Die wirksame Oberfläche von Abgaskatalysatoren hat die Grösse von zwei Fussballfeldern, damit die Umwandlung der Schadstoffe innerhalb der kurzen Zeit, die zum Durchströmen zur Verfügung steht, vollzogen werden kann.

Quelle: http://www.recyswiss.ch/katalysatoren_recycling.html

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In Schreinereien und Mühlen besteht die Gefahr von Staubexplosionen. Wenn in der Luft viel feiner Staub (Holzstaub, Mehl etc.) vorhanden ist, reicht oft ein Funke, um eine Explosion auszulösen.

Quelle: http://www.aud24.net/pi/index.php?StoryID=105&articleID=154153

Anwendungen in Natur und Technik

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Damit sich der Kraftstoff in Dieselmotoren explo-sionsartig entzünden kann, muss er durch die Einspritzdüse möglichst fein zerstäubt werden.

Quelle: http://www.aral.de/aral/sectiongenericarticle.do?categoryId=4000065&contentId=56447

Anwendungen in Natur und Technik

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Kandiszucker braucht viel länger, um sich in Wasser aufzulösen, als dieselbe Menge Puderzucker.

Quellen: http://de.wikipedia.org/wiki/Kandis, http://boccafino.blogspot.com/2009/01/puderzucker.html

Anwendungen in Natur und Technik