Beispiel für einen Leittext – Eine Dampfmaschine in Betrieb nehmen

1. Beispiel für einen Leittext – Eine Dampfmaschine in Betrieb nehmen Methodik der Arbeitslehre Dr. Peter Pfriem

2. Aufbau der Maschinenanlage Versuchen Sie, folgende Bauteile dieser Dampfmaschinenanlage zu identifizieren; informieren Sie sich gegebenenfalls im Internet, indem Sie die folgenden Begriffe googeln! - Kessel (1), -Feuerung (2), -Wasserstandsanzeiger (3), - Sicherheitsventil (4), - Einfüllstutzen für Kesselwasser (5) -Dampfzuleitung zur Maschine (6), - Absperrhahn (7) -Zylinder mit Kolben (8), - Pleuelstange (9), - Kurbelwelle (10), - Schwungrad (11)

3. Die Befüllung des Kessels - 1 • Nehmen Sie drei Glasspritzen mit verschließbarer Tülle aus der Physiksammlung (Fragen Sie den Fachlehrer und lassen Sie sich beraten) • Füllen Sie eine Spritze ganz mit Wasser, eine halb mit Wasser und halb mit Luft, die dritte ganz mit Luft und dichten Sie jeweils die Tülle ab. • Bewegen Sie die Kolben der Glasspritzen und notieren Sie Ihre Beobachtungen! • Versuchen Sie, ein Naturgesetz zu formulieren, das das Verhalten von Flüssigkeiten und Gasen beschreibt, wenn man auf sie Druck ausübt!

4. Das grundsätzlich unterschiedliche Verhalten von Gasen und Flüssigkeiten unter Druck… ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Die Befüllung des Kessels - 2 • Welche der folgenden Anweisungen ist korrekt: • Der Kessel ist ganz mit Wasser zu befüllen und dann zu erhitzen. Dann kann möglichst viel Wasser in Dampf verwandelt werden • Der Kessel ist halb mit Wasser zu befüllen. Wenn das Wasser kocht, hat der Dampf Raum, um sich auszudehnen und Druck aufzubauen • Der Kessel ist mit möglichst wenig Wasser zu befüllen, denn dann kocht das Wasser schneller und ich bekomme möglichst viel Dampf. Diskutieren Sie diese Anweisungen und die daraus resultierenden Konsequenzen mit Ihrer Arbeitsgruppe!

6. Dampf erzeugen… • Informieren Sie sich im Internet, welches Dampfvolumen aus einem Liter Wasser entsteht, wenn das Wasser vollständig „verkocht“ wird! ………………………………. • Erinnern Sie sich an den Versuch mit den Glasspritzen: was geschieht, wenn das Wasser in einem gasdichten Kessel gekocht wird! • Welches Instrument schlagen Sie vor, um den Kessel während der Befeuerung zu überwachen? Warum? • Informieren Sie sich im Internet, welches Volumen die Menge des Dampfes aus einem Liter Wasser hat, wenn er unter 3 bar Überdruck steht! …………………………………

7. Energie aus Dampf… 1.) Welche Energiearten sind Ihnen aus dem Physikunterricht noch vertraut? (nennen Sie drei…) 2.) Überlegen Sie in Ihrer Arbeitsgruppe, welche Art von Energie vorliegt, wenn Dampf in einem geschlossenen Kessel unter Druck steht! Informieren Sie sich um die verschiedenen Erscheinungsformen der Energiearten, die Sie in Nr. 1 zusammengetragen haben und geben Sie die korrekte Energieart für den Dampf im Kessel an! 3.) Versuchen Sie sich zu erklären, wie aus dem Dampf in der Maschine mit Kolben und Zylinder eine andere Energieform entsteht. Welche?

8. Energieformen bei der Dampfmaschine… Energieformen, die aus dem Physikunterricht bekannt sind… ______________________________________________________________________________________ Energie des Dampfes, der im Kessel unter Druck steht: ___________________________________________ Der Dampf aus dem Kessel strömt über den Schieber in den Zylinder, dann… ___________________________________________ ___________________________________________ ___________________________________________ ___________________________________________

9. Inbetriebnahme der Maschine • Machen Sie sich einen Ausdruck der Folie 2 mit den Teilen der Maschinenanlage. • Schreiben Sie eine schrittweise Anleitung unter Verwendung der Fachbegriffe aus Folie 2, wie Sie vorgehen, um die Maschine zum Laufen zu bringen. • Beziehen Sie folgende Überlegungen mit ein: • Zeitpunkt des Heizbeginns • Kontrolle des Drucks • Umgang mit dem Absperrhahn • Rolle des Schwungrads