Naturwissenschaften

Geheimnis Zeit - Ein Videoprojekt

Veröffentlicht am 27.01.2009
  • Sekundarstufe II, Sekundarstufe I
  • variabel
  • Arbeitsmaterial, Thematischer Hintergrund, Projekt

Das Videoprojekt „Geheimnis Zeit“ ist eine Auseinandersetzung mit dem Thema reversible und irreversible Vorgänge. Es führt auf Mittelstufenniveau hin zum physikalisch-statistischen Konzept der Entropie.

Reversibel oder irreversibel?

Vorgänge mit eindeutiger Richtung: Abkühlung einer Kaffeetasse

Das Phänomen ist jedem bekannt: Es gibt Vorgänge, bei denen man sofort erkennt, wenn ein Film, der diesen Vorgang zeigt, rückwärts läuft. In der realen Welt springt die liegende Knetgummikugel nicht von alleine in die Hand. Auch die zerbrochene Kaffeetasse setzt sich nicht von alleine wieder zusammen und schlüpft vom Boden auf die Tischplatte. Der Frühstückskaffee wird erfahrungsgemäß mit der Zeit kühler, bis er die gleiche Temperatur hat wie die Umgebung. Nie wird man beobachten, dass sich die Umgebung abkühlt und dabei den Kaffee zum Dampfen bringt.

Schon schwieriger: Ein Billardstoß

Bei anderen Vorgängen ist dies nicht so offensichtlich: Der Stoß zweier Kugeln beim Billard erscheint "rückwärts" gesehen ebenso plausibel wie "vorwärts". Einem Pendel muss man schon eine Weile zusehen, um zu erkennen, ob die Richtung einer Filmvorführung stimmt. Das verwundert zunächst nicht. Aber bei genauerer Betrachtung erkennt man, dass auch der Aufprall der Knetgummikugel, das Abkühlen des Kaffees, das Zerbrechen der Tasse mikroskopisch betrachtet aus lauter kleinen "Billardstößen" zusammengesetzt sind, die genauso andersherum passieren könnten! Energie- und Impulserhaltungssatz bleiben natürlich auch bei umgekehrter Zeitrichtung erfüllt.

Woher der Unterschied zwischen reversibel und irreversibel?

Auf der Suche nach einem Schlüssel zu diesem Rätsel entwickelten im Schuljahr 2007/2008 die Schülerinnen und Schüler der Klasse 8c des Luitpold-Gymnasiums München völlig eigenständig eine Vielzahl von sehr unterschiedlichen Filmideen und setzten sie in die Tat um.

"Energie ohne Entropie versteht man nie!" In diesem Sinne können die Ergebnisse des Projekts eine Unterrichtseinheit zum Thema "Energieentwertung", "Zeitrichtung", "Reversibilität und Irreversibilität" illustrieren. Im Lehrplan des bayerischen G8 ist dieses Thema zum Beispiel in Jahrgangsstufe 8 vorgesehen. Die Kapitel zum physikalischen Hintergrund können auch für eine Fach- oder Seminararbeit hilfreich sein.

  • Entstehung und Ablauf des Projekts
    Hier finden Sie Hinweise zum Ablauf des Projekts, das mit einfacher Technik und größtenteils frei zugänglicher Software durchgeführt wurde.

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Avatar Joachim Hoffmüller

unterrichtet am Luitpold-Gymnasium München Mathematik und Physik.

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