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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
© 2011 - Swiss Nano-Cube
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/
© 2011 - Swiss Nano-Cube
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
© 2011 - Swiss Nano-Cube
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
© 2011 - Swiss Nano-Cube 10
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
© 2011 - Swiss Nano-Cube 11
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
© 2011 - Swiss Nano-Cube 12
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