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Anfang. Titelbild Strukturbildung in der Natur Definition Struktur: gegliederter Aufbau gegliederter Aufbau erkennbare Ordnung erkennbare Ordnung Strukturbildung.

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Präsentation zum Thema: "Anfang. Titelbild Strukturbildung in der Natur Definition Struktur: gegliederter Aufbau gegliederter Aufbau erkennbare Ordnung erkennbare Ordnung Strukturbildung."—  Präsentation transkript:

1 Anfang

2 Titelbild Strukturbildung in der Natur

3 Definition Struktur: gegliederter Aufbau gegliederter Aufbau erkennbare Ordnung erkennbare Ordnung Strukturbildung in der Natur

4 Exemplarische Beispiele: Exemplarische Beispiele

5 Verschiedenheit der Strukturbildungen anhand von Schneeflocken Strukturbildung in der Natur Schneeflocken

6 Verschiedenheit der Strukturbildungen anhand von Schneeflocken Strukturbildung in der Natur Schneeflocken

7 Anforderung an ein Experiment: relativ einfache physikalische Mittel relativ einfache physikalische Mittel gut messbarer „Input und Output“ gut messbarer „Input und Output“ Phänomen mit alltäglichem Bezug Phänomen mit alltäglichem Bezug Experiment Experiment zur Strukturbildung

8 Wasserkonvektion zwischen zwei Metallflächen unterschiedlicher Temperatur Experiment zur Strukturbildung Know-How Notwendiges Wissen: Warum gibt es Konvektion in Fluiden und Gasen? Warum gibt es Konvektion in Fluiden und Gasen? Was ist ein Peltier-Element? Was ist ein Peltier-Element? Wie kann man mittels Bimetallen Temperaturunterschiede messen? Wie kann man mittels Bimetallen Temperaturunterschiede messen? Wie kann man Wasserkonvektionen sichtbar machen? Wie kann man Wasserkonvektionen sichtbar machen?

9 Konvektion in Fluiden und Gasen Experiment zur Strukturbildung Konvektion Wasser erwärmt sich und dehnt sich dadurch aus. Wasser erwärmt sich und dehnt sich dadurch aus. Aufgrund der geringeren Dichte steigt das erwärmte Wasser auf. Aufgrund der geringeren Dichte steigt das erwärmte Wasser auf. An der Oberfläche kühl das Wasser ab und „fällt“ wieder auf den Topfboden zurück. An der Oberfläche kühl das Wasser ab und „fällt“ wieder auf den Topfboden zurück.

10 Das Peltier-Element Experiment zur Strukturbildung Peltier-Element Das Potential der Elektronen im p- dotierten Halbleiter ist niedriger als das im Metall. Das Potential der Elektronen im p- dotierten Halbleiter ist niedriger als das im Metall. Das Potential der Elektronen im n-dotierten Halbleiter ist höher als das im Metall. Das Potential der Elektronen im n-dotierten Halbleiter ist höher als das im Metall. Durch die Potentialdifferenzen verringert sich die Temperatur im blau gekennzeichnet Material und erhöht sich im rot gekennzeichneten Material. Durch die Potentialdifferenzen verringert sich die Temperatur im blau gekennzeichnet Material und erhöht sich im rot gekennzeichneten Material.

11 Thermospannung Experiment zur Strukturbildung Thermospannung Die Bimetallspannung zwischen zwei verschiedenen Metallen ist abhängig von der Temperatur der Kontaktstelle (Seebeck-Effekt). Die Bimetallspannung zwischen zwei verschiedenen Metallen ist abhängig von der Temperatur der Kontaktstelle (Seebeck-Effekt). Wenn die zwei Leiter an ihren Enden verbunden sind, gleichen sich die Spannungen aus, wenn die Temperaturen der Kontaktstellen gleich sind. Wenn die zwei Leiter an ihren Enden verbunden sind, gleichen sich die Spannungen aus, wenn die Temperaturen der Kontaktstellen gleich sind. Bei unterschiedlichen Temperaturen tritt eine allerdings Spannung auf. Bei unterschiedlichen Temperaturen tritt eine allerdings Spannung auf. Über die Spannung lässt sich die Temperaturdifferenz bestimmen. Über die Spannung lässt sich die Temperaturdifferenz bestimmen.

12 Wie kann man Wasserkonvektion sichtbar machen? Experiment zur Strukturbildung Brechung Der Brechungsindex von Wasser ist abhängig von der Dichte und somit von der Temperatur. Der Brechungsindex von Wasser ist abhängig von der Dichte und somit von der Temperatur. In den kalten Strömungen findet aufgrund des höheren Brechungsindexes eine Bündelung statt. In den kalten Strömungen findet aufgrund des höheren Brechungsindexes eine Bündelung statt. Wenn man die Konvektionszone auf eine Leinwand projiziert, erhält man dunkle Flecken für die warmen Konvektionszonen und helle für die kalten Konvektionszonen. Wenn man die Konvektionszone auf eine Leinwand projiziert, erhält man dunkle Flecken für die warmen Konvektionszonen und helle für die kalten Konvektionszonen.

13 Ergebnisse des Experiments Experiment zur Strukturbildung Resumé Unter bestimmten Bedingungen verhält sich Vielteilchensysteme nicht turbulent, bzw. chaotisch, sondern entwickeln Strukturen. Unter bestimmten Bedingungen verhält sich Vielteilchensysteme nicht turbulent, bzw. chaotisch, sondern entwickeln Strukturen. Die Temperatur beeinflusst zwar die Intensität der Struktur, jedoch nicht ihre prinzipielle Form. Die Temperatur beeinflusst zwar die Intensität der Struktur, jedoch nicht ihre prinzipielle Form. Die Bedingungen für eine Strukturbildungen besitzen eine große Toleranz. Die Bedingungen für eine Strukturbildungen besitzen eine große Toleranz.


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