Anfang.

Präsentation zum Thema: "Anfang."—  Präsentation transkript:

1 Anfang

2 Strukturbildung in der Natur
Titelbild Strukturbildung in der Natur Was ist auf dem Bild zu sehen? Unter gleichmäßigen Bedingungen können in der Natur Strukturen entstehen.

3 Strukturbildung in der Natur
Definition Struktur: gegliederter Aufbau erkennbare Ordnung Zum Beispiel Gebäude, Musikstücke In der Natur gibt es aber auch SELBSTORGANISATION

4 Exemplarische Beispiele
Strukturbildung in der Natur Exemplarische Beispiele: Sandrippelstruktur findet sich auch bei Korallenfischen. Chemische Strukturen und mechanische Strukturen

5 Strukturbildung in der Natur
Schneeflocken Strukturbildung in der Natur Verschiedenheit der Strukturbildungen anhand von Schneeflocken Endgültige Form ist abhängig von Luftfeuchtigkeit und Temperatur

6 Strukturbildung in der Natur
Schneeflocken Strukturbildung in der Natur Verschiedenheit der Strukturbildungen anhand von Schneeflocken Endgültige Form ist abhängig von Luftfeuchtigkeit und Temperatur

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

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

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

10 Experiment zur Strukturbildung
Peltier-Element Experiment zur Strukturbildung Das Peltier-Element 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. Halbleiterbasiert. Größere Wärmeabgabe durch ohmschen Widerstand p niedriger als Metall, n höher als Metall Für Prozessorkühlung verwendet Durch die Potentialdifferenzen verringert sich die Temperatur im blau gekennzeichnet Material und erhöht sich im rot gekennzeichneten Material.

11 Experiment zur Strukturbildung
Thermospannung Experiment zur Strukturbildung Thermospannung 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. Bei unterschiedlichen Temperaturen tritt eine allerdings Spannung auf. Über die Spannung lässt sich die Temperaturdifferenz bestimmen.

12 Brechung Experiment zur Strukturbildung
Wie kann man Wasserkonvektion sichtbar machen? 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. Wenn man die Konvektionszone auf eine Leinwand projiziert, erhält man dunkle Flecken für die warmen Konvektionszonen und helle für die kalten Konvektionszonen.

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