Skript für die Abschlussprüfung im Fach PCB für den Qualifizierenden Abschluss der Mittelschule - Teilbereich "Grundlagen der Kommunikation": ...
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Skript für die Abschlussprüfung im Fach PCB für den
Qualifizierenden Abschluss der Mittelschule
Teilbereich „Grundlagen der Kommunikation“:
18.03.2019
Nachricht
Sender Empfänger
7
1. Formen der Kommunikation
2. Was ist Kommunikation?
Kennzeichnend für die Kommunikation beim Menschen ist, dass er die Informationen des
Senders bewertet, sie mit Gefühlen versieht, die beim Empfänger bestimmte Empfindungen
auslösen.
Der Empfänger der Nachricht interpretiert diese.
Menschen können sich durch das Austauschen von Informationen verständigen.
Dabei spielen Sprache, Gestik, Mimik und Zeichen eine wichtige Rolle.
Diesen Vorgang nennt man Kommunikation.
3. Wie funktioniert die Aufnahme und Verarbeitung von Informationen beim
Menschen?
Augen:
• man kann Objekte (Gegenstände, Personen) und Signale erkennen
• man kann Gestik (z.B. Handbewegung) und Mimik (z.B. Lachen) deuten
Ohren:
• man kann Geräusche hören
• man kann Höhenunterschiede wahrnehmen
• Sitz des Gleichgewichtssinns
Mund:
• Sitz des Geschmackssinns
• dort wird Sprache ermöglicht
Nase:
• Sitz des Geruchssinns
Haut:
• Tastsinnesorgan
→ Schmerz-, Kälte-, Wärme-, und Druckempfinden
4. Sinnesorgane – Antennen zur Informationsaufnahme
Unsere Sinnesorgane, sind wie „Fenster zur Welt“, mit ihnen nehmen wir unsere Umwelt
wahr.
Sinn Sinnesorgan Reizart Wahrnehmung
hell und dunkel, Farben,
Gesichtssinn Auge Licht Bewegungen,
räumliches Sehen
Gehörsinn Ohr Schall Tonhöhen, Lautstärken
Geruch (würzig, faulig,
Geruchssinn Nase Chemische Stoffe
blumig)
Geschmack (süß, sauer,
Geschmackssinn Zunge und Gaumen Chemische Stoffe
bitter, salzig, umami)
Ultraschall, Röntgenstrahlen und radioaktive Strahlung können von unseren Sinnesorganen
nicht wahrgenommen werden.
5. Wie werden Reize aufgenommen und in unserem Nervensystem verarbeitet?
Unser Nervensystem besteht aus:
Gehirn (1), Rückenmark (2), Nervenbahnen (3)
Die Sinneseindrücke werden auf elektrischem und chemischem Weg ins zentrale
Nervensystem (ZNS) übertragen und dort verarbeitet.
Das periphere Nervensystem (PNS) besteht aus den Nervenbahnen (3).
Die Erregungen, die von den Sinneszellen an das ZNS geleitet werden und die Erregungen,
die vom ZNS an die Muskeln weitergegeben werden, laufen in getrennten Bahnen.
Wir sprechen von sensorischen Nerven (Empfindungsnerven) (4) und motorischen Nerven
(Bewegungsnerven) (5).
6. Wie reagiert der Mensch auf Reize?
= Reiz-Reaktions-Schema
Dies stellt eine (durch Willen) gesteuerte Handlung auf Grund eines bewusst
wahrgenommenen Reizes dar. Vor der Handlung erfolgt die bewusste Entscheidung, sich so
und nicht anders zu verhalten.
7. Welche Kennzeichen hat ein Reflex?
• Ein Reflex ist eine durch einen Reiz unbewusste und automatisch ausgeführte
Handlung
• Das Gehirn ist NICHT die Entscheidungszentrale, daher kann die Reaktion schneller
ablaufen.
8. Warum sind Reflexe von so großer Bedeutung?
Reflexe sind sehr wichtig für den Körper, denn sie schützen uns vor Gefahren:
Reflex Anlass Erscheinung Wirkung
Kniesehnen- Mit Fuß gegen Verhindert, dass wir
leichtes Stolpern
reflex Hindernis gestoßen beim Stolpern hinfallen
Schleim, Staub,
Heftiges u. plötzliches
Reiz in der Blütenpollen und andere
Niesreflex Ausstoßen von Luft
Nasenhöhle Auslöser des Niesreizes
durch die Nase
werden aus- gestoßen
Kräftiges, stoßweises Schleim, Fremdkörper
Reizung der
Hustenreflex Ausatmen aus dem Mund werden aus den Atem-
Atemwege, Luftröhre
(= husten) wegen entfernt
Auge, Bindehaut wird
Lidschluss- Lider schließen sich un-
Trockene Bindehaut befeuchtet, vor Aus-
reflex beabsichtigt, „Blinzeln“
trocknung geschützt
9. Wichtige Bestandteile des menschlichen Gehirns
Gehirnbereich Aufgaben
A) Hypothalamus Steuert innere Organe
B) Großhirn Hör-, Sprach-, Seh-, Geruchs-, Geschmacks
und Motorisches Zentrum;
Durch die gewellte Oberfläche haben hier auf
kleinem Raum mehr Nervenzellen Platz.
C) Kleinhirn Koordiniert Bewegung und Gleichgewicht
D) Hirnstamm Steuert Atmung und Blutkreislauf;
diese Reaktionen laufen „unbewusst“ ab und
können nicht bewusst gesteuert werden;
steuert grundlegende Empfindungen wie
Angst und Freude
10. Die vier Hauptfelder auf der Großhirnrinde
• Sensorische Felder
→ hier treffen die Meldungen von den Sinnesorganen ein
• Assoziations-/ Erinnerungsfelder
→ Das von den sensorischen Feldern Empfangene wird mit dem hier Gespeicherten
verglichen und als bekannt oder ähnlich erkannt. (= Gedächtnis)
• Motorische Felder
→ Von hier aus werden die getroffenen Entscheidungen des Gehirns als Befehle an
die Muskeln weitergeleitet und dort ausgeführt.
• Stirnbereichsfeld
→ Wir denken, planen, überlegen, Entschlüsse fassen usw.
11. Lernen und Gedächtnis
• Die linke Gehirnhälfte ist für das Faktengedächtnis zuständig. In der rechten
Gehirnhälfte überwiegt das mit Gefühlen verbundene Gedächtnis.
• Unser Gedächtnis arbeitet in drei Stufen. Ziel ist die Langzeitspeicherung. Richtiges
Lernen hilft dir dabei:
Die drei Gedächtnisstufen Dauer der Folgerung für erfolgreiches
Informationsspeicherung Lernen
Ultrakurzzeitgedächtnis für einige Zehntelsekunden; Eselsbrücken und Merkhilfen
rasches Vergessen
Kurzzeitgedächtnis einige Sekunden bis einige regelmäßiges Wiederholen,
Minuten verknüpfen mit Bekanntem
Langzeitgedächtnis Bis zu lebenslange wiederholen in Abständen
Speicherung
12. Was belastet und was schützt unser Nervensystem?
13. Verletzungen und Erkrankungen des Nervensystems und des Gehirns
• Gehirnerschütterung: verursacht durch Schlag oder Stoß, ohne äußere Verletzung
• Querschnittslähmung: Rückenmark, das im Wirbelkanal der Wirbelsäule verläuft,
wird durch äußeren Einfluss (Unfall) durchtrennt oder stark gequetscht. Von der Stelle
ab nach unten ist der Körper gelähmt.
• Gehirnhautentzündung: betroffen ist meist der Hörnerv, so dass Gehörlosigkeit die
Folge ist
• Kinderlähmung: bevorzugt bei Kindern zwischen 1 – 16 Jahren, Impfung möglich
• Schlaganfall: ausgelöst durch plötzlichen Arterienverschluss, damit ist die Blut- und
Sauerstoffzufuhr in Teilen des Gehirns unterbrochen, Folge: Nervenzellen sterben ab
oder sind stark geschädigt
• Parkinson: in leichteren Fällen spricht man auch von Demenz, eingeschränkte
Bewegungsfreiheit, starkes Zittern der Hände, starre Muskulatur, verlangsamtes
Denken
• Multiple Skerose: unheilbare Nervenkrankheit, Entzündungen der Nervenbahnen im
ZNS, Taubheitsgefühl in den Muskeln, Bewegungsstörung, Schwäche und Schmerzen,
verschlechtert sich schubweise
Teilbereich „Zellen – Bausteine der Lebewesen“:
1. Was ist der Mikrokosmos?
2. Merkmale von Lebewesen • Vermehrung durch Zellteilung • Stoff- und Energiewechsel (Nahrungs-aufnahme) • Reaktion auf Reize • Möglichkeit der Bewegung (z. B. Bakterien) • Wachstum 3. Der Aufbau einer Zelle (menschlich + pflanzlich) 4. Die Aufgaben der Zellbestandteile Der Zellkern • Steuerzentrale der Zelle → „Gehirn der Zelle" • Enthält die Erbanlagen • über Kernporen ist das Innere des Zellkerns mit dem Plasma verbunden Die Zellwand • schützt den Inhalt der Pflanzenzelle • verleiht Festigkeit • begrenzt die Größe der Zelle • wasserdurchlässig • über winzige Poren (die Tüpfel) stehen die Zellen untereinander in Verbindung
Die Zellmembran
• umschließt das Zellplasma
• für Wasser und manche Stoffe durchlässig, viele andere Stoffe können sie nicht
durchdringen
Das Zellplasma
• dünn- und zähflüssig
• besteht aus Eiweiß, Fetten, Kohlenhydraten, Wasser, Salz
• bewegt sich → Zellplasmaströmung
5. Lebensvorgänge in der Zelle (Zellatmung, Zellteilung)6. Welche Zellen gibt es im menschlichen Körper?
Bei vielzelligen Lebewesen, wie dem Menschen, haben die Zellen zwar einen gleichen
Grundbauplan, sie sind aber spezialisiert, sehen also unterschiedlich aus und haben
verschiedene Aufgaben.
• Nervenzellen (Gehirn): bilden die Schaltzentrale des menschlichen Körpers
• Abwehrzellen (Immunsystem): bekämpfen Krankheitserreger, die in den Körper
eindringen
• lange Nervenfasern: leiten elektrische Impulse (= Informationen) weiter
• Lichtrezeptorzellen (Auge): wandeln Informationen über Gesehenes in elektrische
Impulse um
• Rezeptorzellen (Innenohr): verwandeln Schallwellen in elektrische Impulse
• Eizelle (w) + Spermium (m): Spermium befruchtet Eizelle → Mensch entsteht
Teilbereich „Genetik“:
1. Der Zellkern als Träger von Erbinformationen
Wichtige Fachbegriffe:
• Vererbung: Weitergabe von Erbinformationen durch die Eltern an die Kinder, von
Generation zu Generation
• Chromosomen: befinden sich im Zellkern, sind Träger der Erbinformation
• Gen: ein Abschnitt auf dem Chromosom, der die Information für ein bestimmtes
(Körper-)Merkmal enthält
• Erbgut: die Gene aller Chromosomen zusammen2. Der Chromosomensatz eines Menschen
Jede Körperzelle eines Menschen hat 46 Chromosomen. Davon sehen (mit einer Ausnahme)
immer zwei gleich aus. Deswegen spricht man meist von 23 Chromosomenpaaren.
Die Ausnahme sind die Geschlechtschromosomen (an 23. Stelle) des Mannes:
Frau: Mann:
Chromosomen an 23. Stelle sind gleich. Chromosomen an 23. Stelle sehen
Wegen der Form nennt man sie X- unterschiedlich aus. Wegen der Form nennt man
Chromosomen. sie X-Chromosom + Y-Chromosom.
3. Vererbung des Geschlechts
Wichtige Fachbegriffe:
• Keimzellen: Oberbegriff für Eizellen und Spermazellen
• Geschlechtschromosomen: sind das 23. Chromosomenpaar und bestimmen das
Geschlecht (XX bei der Frau bzw. XY beim Mann)
Das Geschlecht (weiblich oder männlich) eines Kindes steht schon bei der Befruchtung der
Eizelle durch das Spermium fest. Verantwortlich sind die Geschlechtschromosomen.
Mädchen Junge4. Was ist eine Mutation?
Mutationen sind Veränderungen des Erbguts. Sie können jede Zelle betreffen. Doch nur
wenn die Keimzellen betroffen sind, können Mutationen vererbt werden.
➔ Genmutationen = Abschnitt auf dem Gen ist verändert (Bsp. Rot-Grün-Blindheit,
Bluterkrankheit)
➔ Chromosomenmutationen = Chromosomen sind umgebaut → veränderte Abfolge
der Gene
➔ Genommutationen = geänderte Chromosomenzahl bei mind. einem Chromosom
(Bsp. Trisomie 21 / Down-Syndrom)
Wodurch entstehen Mutationen?
• manchmal einfach so, spontan, sprunghaft
• durch Umwelteinflüsse
• durch Chemikalien, z.B. Spritzmittel zur Schädlingsbekämpfung
• durch energiereiche Strahlung wie UV-Strahlen beim Röntgen oder bei
radioaktiver Strahlung
Beispiel: „Albinos“
Tiere oder Menschen, die aufgrund einer Mutation keinen dunklen Farbstoff ausbilden
können (z.B. weiße Kaninchen mit roten Augen)
5. Veränderungen im Erbgut – Erbkrankheiten
Bsp. Trisomie 21: Weltweit kommen ca. 2 – 3 % aller Neugeborenen mit körperlichen oder
geistigen Behinderungen zur Welt. Eine dieser Behinderungen ist Trisomie 21 (oder auch
Down-Syndrom), benannt nach dem englischen Arzt J. Down, der diese Krankheit als erster
beschrieb. Kinder mit Trisomie 21 besitzen 47 Chromosomen statt 46.Vergleicht man die Chromosomensätze, dann stellt man fest, dass bei einem Kind mit Trisomie 21 das 21. Chromosom dreifach vorhanden ist (und eben nicht zweimal wie es normal wäre). Dieser Fehler im Erbgut bewirkt die Aussehensänderung und die geistige Behinderung. Der Verteilungsfehler mit 47 statt 46 Chromosomen kann bei der Reifeteilung der Geschlechtszellen aus noch nicht geklärten Gründen auftauchen. Mit zunehmendem Lebensalter der Frau steigt das Risiko, dass das Kind mit Trisomie 21 zur Welt kommt. Weitere Bsp: Rot-Grün-Blindheit + Bluterkrankheit
6. Chancen und Risiken der Gentechnik
Ergebnisse der Gentechnik beim Einsatz in der Landwirtschaft:
Teilbereich „Aufbau der Materie“:
1. Einteilung der Stoffe in Alltag und Technik
Stoffe
Reinstoffe
Gemische
(nur ein Stoff)
(zwei oder mehrere Stoffe)
Elemente Verbindungen Zuckerlösung
(gleiche Atome)
(unterschiedliche Atome)
Studentenfutter
Wasserstoff Müsli
Wasser
Sauerstoff
Kochsalz Luft
Metalle
Kohlenstoff Metalloxide
Schwefel Kohlenstoffdioxid
Magnesium Schwefelsäure
Gold
MagnesiumoxidDie „Sprache“ der Chemiker – Stoffe und ihre Abkürzungen:
Wasserstoff H Sauerstoff O (Oxid)
Wasser H2O Kohlenstoff C
Kohlenstoffdioxid CO2 Schwefel S
Magnesium Mg Magnesiumoxid MgO
Gold Au (Aurum) Silber Ag (Argentum)
2. Atome und Moleküle
Der Begriff ATOM kommt vom griechischen Wort „atomos“, was unteilbar bedeutet.
Schon die alten Griechen wussten, dass alle Stoffe aus Atomen aufgebaut sind, bzw. dass
Atome die kleinsten Bauteile aller unserer Stoffe sind (Demokrit: „Atome sind unteilbare,
solide Kugeln“)
3. Atommodell von John Dalton
• Elemente nicht zerlegbar (sie bestehen aus Atomen, die bei chemischen
Reaktionen erhalten bleiben)
• Jedes Element besteht aus einer bestimmten Atomart, die sich von anderen
unterscheidet
• Jede Atomart hat eine bestimmte Masse (→ Gewicht) und Größe
4. Streuversuch von Ernest Rutherford
• Der Streuversuch von Rutherford zeigte:
Jedes Atom besteht aus einem Atomkern mit positiv geladenen Teilchen (= Protonen
+) und Neutronen sowie einer Atomhülle mit negativ geladenen Teilchen (=
Elektronen -).
• Die Anzahl der positiv und negativ geladenen Teilchen ist gleich → Atom insgesamt
elektrisch neutral
• Der Atomkern ist etwa 10000 mal kleiner als die Atomhülle
• Der Atomkern enthält fast die gesamte Masse (99,9 %)5. Das Kern-Hülle-Modell (Rutherford) 6. Schreibweise von Atomen Beispiel Berylliumatom
7. Was sind Ionen?
• Ein Atom kann unter bestimmten Bedingungen positiv oder negativ geladen sein.
Dabei ändert es die Elektronenzahl (-), indem es Elektronen aufnimmt oder
abgibt. Die Protonenzahl ändert sich nicht! Schreibweise: Na+, Fe2+, Cl-
• Geladene Atome nennt man Ionen
• Positiv geladene Atome nennt man Kationen (z.B. Fe2+)
• Negativ geladene Atome nennt man Anionen (z.B. Cl-)
8. Was sind Isotope?
• stimmen in Ordnungs- , Kernladungs-, Protonen- und Elektronenzahl überein
• sie unterscheiden sich in der Massen- und Neutronenzahl
(Die Kerne haben bei gleicher Protonenzahl unterschiedlich viele Neutronen)
• Isotope eines Elementes unterscheiden sich auch in den chemischen
Reaktionsmöglichkeiten
1 H 1 H+ 3 12 C 14 C 16 O2- 16 O
Isotope 1 2 1 H 6 6 8 8
Element Wasserstoff Kohlenstoff Sauerstoff
Protonenzahl 1 1 1 6 6 8 8
Neutronenzahl 0 1 2 6 8 8 10
Elektronenzahl 1 0 1 6 6 10 8
9. Das Periodensystem der Elemente (PSE)
Das Periodensystem der Elemente (PSE) besteht aus Perioden (waagrechte Reihe) und
Gruppen (senkrechte Spalten). Jede Periode (außer der ersten) beginnt mit Metallen, es
folgen Halbmetalle, Nichtmetalle und zum Schluss ein Edelgas. Es stehen immer Elemente
mit ähnlichen Eigenschaften untereinander.Die Ordnungszahl entspricht dabei der Zahl der Protonen im Atomkern. Je größer die
Ordnungszahl ist, desto größer ist auch die Atommasse. Die Atome sind im PSE nach
steigender Atommasse angeordnet.
10. Das Schalenmodell (Atommodell von Bohr)
Grundproblem:
Warum fallen die negativ geladenen Elektronen nicht in den positiv geladenen Atomkern?
Idee von Bohr:
• Elektronen bewegen sich auf Kreisbahnen mit bestimmten Abständen um den positiv
geladenen Atomkern.
• Bohr nannte die erlaubten Bahnen, auf denen sich die Elektronen bewegen können
Schalen:
1. Schale: K-Schale: maximal 2 Elektronen
2. Schale: L-Schale: maximal 8 Elektronen
3. Schale: M-Schale maximal 18 Elektronen
4. Schale: N-Schale maximal 32 Elektronen
Je mehr Schalen ein Atom hat, umso größer ist es (ein Sauerstoffatom ist z.B. größer als ein
Wasserstoffatom).
Beispiel: Schalenmodell des Chloratoms (Cl)11. Moleküle (Summenformel + Verhältnisformel)
• Molekül = mindestens zwei verschiedene Atome, die vereinigt sind, z.B. H2O
• Der Index gibt bei einer Summenformel an, wie viele Atome in der Verbindung
vorhanden sind (Bsp. Wasser → 2 Wasserstoffatome und 1 Sauerstoffatom)
• Bei einer Verhältnisformel wird das Verhältnis der enthaltenen Atome angegeben
(Bsp.: NaCl →Zusammensetzung = Na : Cl = 1:1, MgCl2 → Zusammensetzung =
Mg : Cl = 1:2)
Teilbereich „Radioaktivität“:
1. Was versteht man unter radioaktiver Strahlung?
Grundsätzlich kann man zwischen der natürlichen und der künstlichen Radioaktivität
unterscheiden:
Es gibt verschiedene Arten von Strahlung:
Wenn Strahlung von außen auf den Körper trifft, ist die α-Strahlung am ungefährlichsten,
weil sie schon von Papier abgeschirmt werden kann. Die γ-Strahlung ist die gefährlichste,
weil sie erst durch einen dicken Bleiblock abgeschirmt werden kann.
2. Was passiert bei radioaktiver Strahlung?
Uran ist ein Metall, das immer, d.h. von Natur aus „strahlt“. Seine Atomkerne zerfallen in
einen Heliumkern (α-Strahlung) und einen Thoriumkern (= radioaktiver Zerfall).Radioaktivität bedeutet also: Atomkerne zerfallen und senden dabei Strahlung aus. Dabei
entstehen Atomkerne anderer Elemente. Das geht so lange, bis ein stabiles Element entsteht
(z.B. Blei).
3. Wie kann man radioaktive Strahlung messen?
Radioaktive Strahlung kann mit einem Geiger-Müller-Zähler gemessen werden, benannt nach
den beiden Erfindern. Kurz nennt man ihn auch einfach „Geiger-Zähler“. Sein Einsatz ist
nötig, da der Mensch radioaktive Strahlung mit seinen Sinnesorganen nicht wahrnehmen
kann.
4. Was ist die Halbwertszeit?
Die Halbwertszeit ist die Zeitspanne, in der die Hälfte der Atome eines radioaktiven Stoffes
zerfällt. Diese Zerfalls- oder Halbwertszeiten sind charakteristisch und verschieden für jedes
radioaktive Element; sie können Bruchteile von Sekunden bis Milliarden von Jahren
umfassen.
Beispiele für Aufgaben zur Halbwertszeit (Lösungen):5. Wie wird Radioaktivität in der Medizin und der Industrie verwendet?
Radioaktive Strahlung wird im Dienst der Gesundheit eingesetzt. Zum einen hilft sie bei der
Behandlung (Therapie) von Krebstumoren. Durch die radioaktive Strahlung von
verschiedenen Seiten werden die Tumorzellen zerstört. Zum anderen wird radioaktive
Strahlung bei der Untersuchung (Diagnose) eingesetzt. Ein radioaktiver Stoff (Marker mit
möglichst geringer Halbwertszeit) wird in die Blutbahn gespritzt. Er wird besonders gut von
Tumoren aufgenommen. Mit Hilfe einer Spezialkamera kann man dann die Lage der Tumore
feststellen.
Radioaktive Strahlung wird auch im Dienste der Industrie eingesetzt. Radioaktive Strahlung
wird genutzt:
⚫ zur Überprüfung von Schweißnähten (s. Bild unten),
⚫ zur Veredelung mancher Kunststoffe durch β – Strahlung
⚫ zur Sterilisation von medizinischen Geräten
⚫ zur Konservierung von Lebensmitteln
⚫ für selbstleuchtende Ziffern
⚫ für Motortests
⚫ zur Züchtung widerstandsfähiger Getreidesorten
⚫ zur Dickenmessung von Folien, Kunststoff- oder Spanplatten
⚫ zur Markierung von Düngemitteln in Pflanzen
6. Wie schadet radioaktive Strahlung dem Menschen?7. Was ist eine Kernspaltung? Die deutschen Wissenschaftler Otto Hahn und Fritz Straßmann (später auch Lise Meitner) beschossen im Jahr 1938 die Atomkerne des Uran-Isotops-235 mit Neutronen. Das Versuchsergebnis war sensationell: Durch den Neutronenbeschuss spalteten sich die Kerne des Uran-235. Die Kernspaltung war entdeckt! Die Entdeckung zeigte: Starke Kernkräfte halten die Protonen des Atomkerns zusammen. Trifft aber ein Neutron auf diesen Atomkern, spaltet sich dieser. Dabei wird eine riesige Menge Energie freigesetzt: Bei der Spaltung des Uranatomkerns entstehen zwei neue, kleinere Atomkerne: Barium und Krypton. Die Energie entsteht in Form von Wärme / Hitze und radioaktiver Strahlung. Allerdings werden auch weitere Neutronen frei (in diesem Beispiel sind es drei), die wiederum andere Atomkerne spalten können. Jeder weitere gespaltene Atomkern setzt wieder Energie, aber auch jeweils wieder drei Neutronen frei. So kommt es zu einer Kettenreaktion. Dabei unterscheidet man die ungesteuerte / unkontrollierte Kettenreaktion (z.B. in einer Atombombe) von der gesteuerten / kontrollierten Kettenreaktion (z.B. in einem Atomkraftwerk).
8. Wie funktioniert ein Atomkraftwerk?
• Im Reaktor wird durch die gesteuerte Kettenreaktion viel Energie freigesetzt. Das
Wasser im Druckbehälter erhitzt sich dadurch auf über 300°C. (1)
• Das heiße Wasser wird in den Wärmetauscher (Dampferzeuger) gepumpt. Dort
gibt das heiße Wasser Wärme ab und es entsteht Wasserdampf. (2)
• Der Dampf treibt Turbinen an. Die Turbinen wiederum treiben Generatoren an,
die elektrische Energie erzeugen. (3)
• Im Kondensator wird aus dem Wasserdampf wieder Wasser (Kühlturm!) (4)
Der Wirkungsgrad von Kernkraftwerken beträgt nur 35%. Von der freigesetzten Energie
werden 65% als Abwärme an die Umwelt abgegeben.
9. Gefahren und Sicherheitsvorkehrungen bei einem Atomkraftwerk
Mögliche Gefahren:
• Höhere Strahlendosen in Kernkraftwerksnähe
• Radioaktive Abfallprodukte (Entsorgung, Transport und Lagerung)
• Aufheizung der Gewässer durch Kühlwasser
• Explosionsgefahr bei Versagen aller Sicherheitssysteme
• Technische Defekte, Austritt von radioaktivem Dampf
• äußere Einflüsse (Erdbeben, Flugzeugabsturz...)
Sicherheitsvorkehrungen:
• Hüllrohre der Brennstäbe
• Druckbehälter
• Betonmauer
• Sicherheitsbehälter
• Reaktorgebäude
• Filter für Abwasser und AbluftProbleme bei der Entsorgung:
In den Brennelementen sammeln sich bei der Kernspaltung hochradioaktive, unverwertbare
Spaltprodukte an, die teilweise sehr lange Halbwertszeiten besitzen. Deshalb müssen sie
absolut gefahrlos entsorgt werden. Dies geschieht in Spezialbehältern (Castorbehälter) tief
unter der Erde in ausgedienten Salzstöcken (Salzbergwerken).
Teilbereich „Kraft und Bewegung“:
1. Geschwindigkeit
Die Geschwindigkeit v gibt an, welche Strecke s in einer bestimmten Zeit t zurückgelegt
wird. Die Geschwindigkeit wird berechnet, indem der zurückgelegte Weg durch die dafür
benötigte Zeit dividiert wird.
zurückgele
gter
Weg s s
= v=
Geschwindi
gkeit ( t = , s = v t )
benötigte
Zeit t v
Je länger eine Wegstrecke ist, die man in einer bestimmten Zeit zurücklegt, desto größer ist
die Geschwindigkeit.
Je kürzer die Zeit ist, die man für eine bestimmte Wegstrecke braucht, desto größer ist die
Geschwindigkeit.
Die Einheit für die Geschwindigkeit ist Meter pro Sekunde oder Kilometer pro Stunde.
Zwischen diesen beiden Angaben für die Geschwindigkeit besteht folgender Zusammenhang:
m km km m
3,6 = und : 3,6 =
sec h h sec
km m
Soll beispielsweise die Angabe 50 in umgerechnet werden, muss der Zahlenwert 50
h sec
m
durch 3,6 geteilt werden, um die Geschwindigkeit in zu erhalten.
sec
2. Beschleunigen und Verzögern
Wenn ein Fahrzeug seine Geschwindigkeit gleichmäßig erhöht, sprechen wir von einer
beschleunigten Bewegung (Beschleunigung).
Beispiel:
km m km m
nach 1 sec 10 Umrechnung in → 10 : 3,6 = 2,8
h sec h sec
km m
2 sec 20 Die Beschleunigung beträgt 2,8 pro
h sec
km m
3 sec 30 Sekunde (2,8 ).
h sec ²Wenn ein Fahrzeug seine Geschwindigkeit gleichmäßig verringert, sprechen wir von einer
verzögerten Bewegung (Bremsen).
Beispiel:
km m km
Gute Bremsen wirken Umrechnung in → 8 ▪3,6 = 28,8
h sec h
mit einer Verzögerung Jede Sekunde wird das Fahrzeug
m km
von 8 . ca. 30 langsamer.
sec h
3. Der Anhalteweg
Anhalteweg = Reaktionsweg + Bremsweg
FAUSTFORMEL FAUSTFORMEL
(bei Reaktionszeit 1 sec.) Tachoanzeige
Bremsweg (in m) = ( )²
Reaktionsweg (in m) = 10
Anhalteweg = 3
Geschwindigkeit (in km/h) ∙ 10
24 m + 64 m = 88m Bsp.
Bsp.:
3 80 2
80 km/h ∙ 10 = 24 METER (10) = 64 METER
80 ∙ 80
Oder: ( ) = 64 Meter
100
Reaktionszeit z.B. 2 sec
Bremsweg = v² : 2 ∙ a
a) 80 Km/h : 3,6 = 22,2 m/sec
(v = Geschwindigkeit in m/sec
b) s = v ∙ t
a = Bremsverzögerung in m/sec²)
s = 22,2 m/sec ∙ 2 sec
MOFA: Bremsverzögerung 4 m/sec²
s = 44,4 METERDie Länge des Anhaltewegs kann der Fahrer beeinflussen. Achten muss er auf:
⚫ den Straßenzustand (Belag, Nässe,...)
⚫ gute Bremsen (Bremsbeläge)
⚫ Müdigkeit, Alkoholeinfluss
⚫ die Tatsache, dass hohe Geschwindigkeiten den Bremsweg sehr stark beeinflussen →
doppelte Geschwindigkeit ergibt vierfachen Bremsweg
Zudem muss immer Sicherheitsabstand gehalten werden. Dieser soll laut Faustformel
km
mindestens dem „halben Tacho“ entsprechen. Ein Fahrzeug, das mit 60 unterwegs ist,
h
sollte einen Sicherheitsabstand von 30 m einhalten.
4. Die Trägheit
Alle Körper widersetzen sich plötzlichen Bewegungsänderungen, um ihren gegenwärtigen
Bewegungszustand beizubehalten; sie sind träge.
Beispiele:
• Nur mit großer Kraft kann man einen schweren Wagen in Bewegung setzen.
• Wenn ein Auto abgebremst wird, „will“ es weiter fahren.
• In Kurven fliegt ein schlecht befestigter Gegenstand vom Autodach.
Trägheitsgesetz:
Die Trägheit ist eine Eigenschaft der Körper. Sie bedeutet:
Ein Körper bleibt in Ruhe oder bewegt sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit geradeaus
weiter, solange keine Kraft auf ihn wirkt.
Je größer die Masse (das Gewicht) eines Gegenstands, desto größer seine Trägheit!Die Trägheit spielt im Straßenverkehr eine wichtige Rolle:
• deshalb schnallen wir uns im Auto an.
• deshalb halten wir uns in einem fahrenden Bus fest.
• deshalb bedenken wir, dass eine hohe Geschwindigkeit lebensgefährlich ist,
denn:
„doppelte Geschwindigkeit ► vierfache Wirkung der Trägheit“!Sie können auch lesen
