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smileySo macht der fächerverbindende Unterricht (FVU) Spaß – raus aus der Schule, rein in den Bus und los geht‘s zu den Universitäten und Kraftwerken in unserer näheren Umgebung. Ganz klar – der Schwerpunkt für die 9. Klassen war und ist die Energie, ob im Kraftwerk, bei der Ernährung oder bei der Photovoltaik und Thermoelektrik. Eine gute Organisation durch unseren Partner „MINT individual“, engagierte Mitarbeiter in den jeweiligen Einrichtungen und natürlich neugierige Schüler bilden die Grundlage für ein erfolgreiches Gesamtkonzept. Erste Impressionen findet ihr in unserer Bilder-Galerie unter www.ostwaldportal.de.

 

Am Montag, dem 10.02.2014 besuchte eine Gruppe das DLR Schoollab der TU Chemnitz. Das Schoollab wurde in den denkmalgeschützten Räumen der ehemaligen PENTACON-Werke untergebracht. Riesige Fensterfronten sorgten für mehr als ausreichend Licht, andere früheren Produktionshallen waren noch leer und luden in den Pausen zum Bumerang- und Frisbee-Werfen ein. Unsere Schüler konnten sich auf Drei Arbeitsgruppen verteilen:

Eine erste Arbeitsgruppe stellte aus Fulleren-Staub C-60  Fulleren(eine besondere Form von Ruß) unter hoher Präzision und Sauberkeit Superkondensatoren her. Drei von vier durch die Schüler hergestellte Proben waren funktionstüchtig. Superkondensatoren schließen eine Lücke in der Leistungsdichte zwischen Batterien und Elektrolytkondensatoren und werden bereits großtechnisch zur Schnellspeicherung von Bremsenergie bzw. als Leistungsplus bei der Anfahrbeschleunigung von Fahrzeugen genutzt.

Die zweite Arbeitsgruppe untersuchte organische, folienartige Solarzellen im Vergleich zu herkömmlichen, handelsüblichen, kristallinen Zellen und stellte ihre MessergebnissePhotovoltaik grafisch dar. Hier ist übrigens die TU Chemnitz mit der Arbeitsgruppe unter Prof. Dr. Karl Leo in der aktuellen Forschung an der Weltspitze – für ihre Leistungen wurden die Forscher 2011 im Wettbewerb "wissen.schafft.arbeit“ als Landessieger ausgezeichnet.

ThermoelectricGleichstrom auch ohne Sonnenlicht – wie geht das? Die dritte Arbeitsgruppe nutzte Temperaturunterschiede auf eine ungewöhnliche Weise – verschieden temperierte Kontaktstellen zweier unterschiedlicher Metalle oder Halbleiter führen zur Ladungstrennung und damit zur Ausbildung einer thermoelektrischen Spannung. Dies entdeckte bereits 1821 THOMAS SEEBECK. Anwendung findet dieser Effekt heute vor allem in der interplanetaren Satellitentechnik – als Wärmequelle verwendet man radioaktive Isotope und zieht das kleine Kraftwerk in gebührendem Abstand (wegen der radioaktiven Strahlung) hinter sich her.

 

Am Dienstag, dem 11.02.2014 besuchte dieselbe Schülergruppe das Kohlekraftwerk Lippendorf,   welches mit seinen zwei 900 MW-Blöcken zu den modernsten Europas gehört. Es liefert für 2,8 Millionen Haushalte Strom. Vom Dach des Kesselhauses bot sich den Schülern aus 160 m Höhe ein phantastischer Blick auf die Kühltürme. Die Filteranlagen sind so effektiv, dass nur noch CO2 und Wasserdampf in großen Mengen entweicht. Die sichtbaren „Rauchfahnen“ bestehen im Wesentlichen aus kondensiertem Wasserdampf.

Lippendorf                                       Brennraum                                            Gips

Im Kesselhaus wurde den Teilnehmern auch ein Blick in eine der Brennkammern des Kesselhauses gestattet.  Das moderne Verbrennungsverfahren und die effektive Nachnutzung der Restwärme ermöglichen einen Nettowirkungsgrad von 42%. Die schwefelhaltige Kohle lässt nach Filterung der Rauchgase mit dem Kalkstein-Additiv-Verfahren täglich große Mengen Gips anfallen, die allerdings in der Bauindustrie Verwendung finden. Problematisch ist der hohe CO2-Ausstoß mit 30.000 t täglich. Hier gibt es bereits vielversprechende Ansätze, das Treibhausgas Kohlendioxid nach neuen CCS-Verfahren zu binden.

 

Am Mittwoch, dem 12.02.2014 war eine zweite Schülergruppe zu Gast an der Martin-Luther-Universität Halle. Für einen würdigen Empfang sorgte Prof. Hergert mit einem Einführungsvortrag, in dem er für die Schüler eine Vorstellung vom Planck’schen Wirkungsquantum entwickelte.

Nun wurde es praktisch – ein wissenschaftlicher Mitarbeiter von Prof. Hergert ließ mit einem Geigenbogen Gries-Körnchen auf Metallplatten tanzen – Chladni die Muster, die sich dabei bilden, werden Chladnische Klangfiguren  genannt und erklären sich mit stehenden Wellen auf der Platte. 

Besonders cool wurde es anschließend – in flüssigem Stickstoff zerbricht bei minus 196°C ein Gummihandschuh oder eine Apfelsine wie Glas Apfelsine - eine menschliche Hand Dank des Leidenfrost-Effektes nicht … 

Im Anschluss daran kümmerten sich gleich 3 Professoren bei einer Laborführung um unser Verständnis von Glas, Licht und Oberflächenphysik. Interferenzfilter  Der Höhepunkt unseres Aufenthaltes an der Martin-Luther-Universität Halle war ohne Zweifel das Schülerpraktikum am Nachmittag. In Gruppen zu je zwei Schülern wurde an modernsten Experimentiergeräten

-          die Elementarladung nach der Methode von Robert Millikan ermittelt,

-          der kritische Punkt des Phasenübergangs für Schwefelhexafluorid bestimmt,

-          das Planck’sche Wirkungsquantum mit Hilfe des Photoeffektes berechnet,

-          mit einem Interferometer die Lichtgeschwindigkeit mit 300 000 km/s bestätigt,

-          mit einem Laserstrahl als optische Pinzette ein winziges Polystyrol-Kügelchen angehoben und 

  ein Spektralphotometer bedient.

Dabei wurden unsere Schüler der 9. Klasse von fachlich kompetenten und engagierten Studenten angeleitet. Danke für die interessanten Eindrücke.