Aufgabenblock — AFB III
Zehn Aufgaben zum Begründen, Beurteilen und Planen. Schreib deine Antwort erst selbst auf, dann vergleiche sie mit der Musterlösung.
Erkläre mithilfe der Temperaturkurve, warum Nudelwasser im offenen Topf bei 100 °C bleibt, obwohl die Herdplatte weiter heizt, und warum stark gesalzenes Nudelwasser beim Sieden langsam etwas wärmer wird.
Hinweis: Denke an den Haltepunkt eines Reinstoffs und an den Siedebereich eines Gemischs.
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Musterlösung: Reines Wasser ist ein Reinstoff. Beim Sieden bildet die Temperaturkurve einen Haltepunkt bei 100 °C: Die Herdplatte führt weiter Energie zu, diese wird aber gebraucht, um das flüssige Wasser in Wasserdampf zu verwandeln — die Teilchen lösen sich voneinander. Deshalb steigt die Temperatur nicht. Salzwasser ist dagegen ein Gemisch. Gemische haben keinen scharfen Haltepunkt, sondern einen Siedebereich: Während Wasser verdampft, wird die Lösung immer salziger, und die Temperatur steigt beim Sieden langsam weiter.
Plane einen Versuch, mit dem du zwei farblose Flüssigkeiten sicher unterscheidest: Eine ist Wasser, die andere reines Ethanol. Nenne mindestens zwei Kennwerte, die du misst, und die erwarteten Ergebnisse.
Hinweis: Probieren und direktes Riechen sind im Labor verboten. Ethanol ist leicht entzündlich.
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Musterlösung: Ich bestimme zuerst die Dichte: Ich stelle einen leeren Messzylinder auf die Waage und stelle sie auf null, fülle 50 mL der Flüssigkeit ein und lese die Masse ab. Wasser ergibt etwa 50 g (1,0 g/cm³), Ethanol nur etwa 39,5 g (0,79 g/cm³). Als zweiten Kennwert messe ich die Siedetemperatur: Ich erhitze eine kleine Probe im Ölbad auf einer elektrischen Heizplatte mit Siedesteinchen und lese am Thermometer den Haltepunkt ab — Ethanol siedet bei 78 °C, Wasser erst bei 100 °C. Weil Ethanol leicht entzündlich ist, arbeite ich ohne offene Flamme und mit Schutzbrille. Stimmen beide Kennwerte überein, ist die Zuordnung sicher.
Beurteile die Aussage von Paul: „Ein Kilogramm Blei ist schwerer als ein Kilogramm Styropor, weil Blei die größere Dichte hat.“
Hinweis: Unterscheide zwischen der Masse einer Portion und der Dichte eines Stoffs.
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Musterlösung: Die Behauptung ist falsch: Beide Portionen haben die Masse 1 kg und sind damit gleich schwer. Richtig ist nur, dass Blei die viel größere Dichte hat (11,3 g/cm³, Styropor nur etwa 0,02 g/cm³). Die Dichte sagt aber, wie viel Masse in 1 cm³ steckt — nicht, wie schwer eine ganze Portion ist. Die größere Dichte bewirkt nur, dass 1 kg Blei ein viel kleineres Volumen einnimmt als 1 kg Styropor. Paul verwechselt also „schwer“ mit „dicht“.