Informationsblatt 16: Energie

Publikation:	26.3.2009
Herkunft:	La main à la pâte, Paris

Aus den Lehrplänen

Erschwernisse durch den gängigen Sprachgebrauch

Das Wort Energie oder das Adjektiv "energisch" wird oft im Zusammenhang mit menschlichem Verhalten gebraucht und vermittelt Vorstellungen von großer Kraft und schnellem Handeln: "mit letzter Energie" (im Deutschen eher "mit letzter Kraft"), "ein energischer Mensch" usw. Die Schüler haben daher Schwie­rigkeiten zu verstehen, dass auch bei kleinen Wirkungen Energieüber­tragung im Spiel ist: Zum Beispiel, wenn die Uhr durch eine Batterie angetrie­ben wird.

Erschwernisse aufgrund von vorgefassten Meinungen der Schüler

Das Konzept der Energie entsteht aus der Betrachtung einer gewissen Vielfalt von Situationen und Erscheinungen, von denen sich die Schüler oft nur unge­naue oder falsche Vorstellungen machen.

Das ist insbesondere der Fall beim elektrischen Strom. Die Schüler denken, dass der Strom erzeugt wird, ohne irgendetwas zu verbrauchen: Die myste­riö­sen und magischen Kernkraftwerke, Wasser, das sich in den Wasserkraftwerken in elektrischen Strom "verwandelt", Steckdosen, die "Strom abgeben", sobald sie im Zimmer installiert sind, vermeintlich ohne Anschluss an ein Stromnetz. Elektrizität wird begriffen, als könne man sie ohne Weiteres speichern, was fast nie der Fall ist.

Ebenso wird das Licht als etwas Statisches verstanden, als ein Zustand des Raums, im Gegensatz zur Dunkelheit. Das Fehlen einer Vorstellung von andau­ern­der Strahlung und der Ausbreitung des Lichts hindert die Kinder, das Licht mit dem Energiebegriff in Verbindung zu bringen.

Ein paar Klippen, an denen Beobachtung und Experiment scheitern könnten

Es wäre illusorisch, die Schüler in der Grundschule – mit Hilfe experimenteller Untersuchungen oder über das Studium von Unterlagen zu den unterschied­lichen Verwendungen einer Energiequelle – mit der Energieübertragung oder gar der Umwandlung von einer Energieform in andere Energieformen zu konfron­tieren. Dieser Fragenkomplex wird erst sinnvoll unter dem Gesichtspunkt des physikalischen Grundprinzips der Energieerhaltung, mit der quantitativen Behandlung, mit dem Verständnis für die Vielfalt der Energieformen und Über­tragungsweisen und dem umfangreichen dazugehörigen Wortschatz (kinetische Energie, mechanische, potentielle, chemische, nukleare Energie usw.). Dieser Wortschatz und die dazugehörigen Begriffsklärungen liegen außerhalb der Möglichkeiten der Grundschule. Die Energieumwandlungen, auf die man im Grundschulunterricht stößt (von den Muskeln des Radfahrers zum Licht der Fahrradlampe, vom Heizöl des Kraftwerks zur Wohnungsbeleuchtung), werden nur im Hinblick auf den Kausalzusammenhang und rein qualitativ behandelt, ohne Inanspruchnahme des spezifischen Vokabulars.

Die Lufttemperatur muss im Schatten gemessen werden. In der Sonne hängt die Anzeige des Thermometers wesentlich davon ab, dass es Sonnenlicht ab­sorbiert: Zwei verschiedene Thermometer, die nebeneinander in der Sonne liegen, zeigen nicht notwendigerweise das Gleiche an. Für eine richtige Mes­sung der Temperatur von Gegenständen, die der Sonne ausgesetzt sind, müssen sich die Thermometer also im Schatten befinden. Man kann sie in kleine Papierumschläge (gleicher Abmessungen) stecken, die sich je nach Farbe des Papiers, Natur der Unterlage (mehr oder weniger stark wärmeisolie­rend) und Ausrichtung zur Sonne, mehr oder weniger erwärmen.

Kenntnisse

Man braucht eine Energiequelle zum Heizen, zum Beleuchten, um etwas in Bewegung zu versetzen. Insbesondere braucht ein technisches Gerät, das ununterbrochen läuft, eine Energieversorgung (Batterie, Netz, Muskelkraft, Brennstoff).

Es gibt verschiedene Quellen, aus denen man Nutzenergie gewinnen kann: Öl, Kohle, Uran, Sonne, Wind, ...

Bestimmte Quellen sind im Zeitraum eines Menschenlebens erneuerbar: Son­nen­energie, Windenergie, Wasserkraft, Gezeitenkraft, ... Andere sind es nicht: fossile Energien, Kernenergie, Biomasse, ...

Mehr zum Thema

Wenn eine Energiequelle für irgendeine Wirkung eingesetzt wird, vermindert sich ihr "Kapital" an Energie. Jede Wirkung, auch die geringste, braucht eine bestimmte Energiemenge. Im Verlauf solcher Umwandlungen bleibt die Energie erhalten. Der scheinbare "Verlust" entspricht ebenfalls einer Umwandlung, und nicht dem Verschwinden von Energie.

Leider tendiert die "Qualität" der Energie dazu, sich zu verschlechtern. Die Erde erwärmt sich und speichert so eine große Menge überschüssiger Energie. Leider ist diese Energie kaum zu verwenden. Die Energie wird zwar nicht weni­ger, aber ihre Qualität nimmt ab.

Technische und wirtschaftliche Angaben: Die Zahl der natürlichen Energie­quellen ist begrenzt. In Frankreich kommen drei Grundtypen von Stromerzeu­gern zum Tragen: Kernreaktoren auf Uranbasis, Wasserkraftwerke, die von Flusswasser, manchmal von Meereswasser angetrieben werden; Wärmekraft­werke mit Öl-, Kohle- oder Erdgasfeuerung. In Deutschland wird der Strom hauptsächlich in Wärmekraftwerken mit fossilen Brennstoffen (Stein- und Braunkohle, Heizöl, Gas) produziert, aber auch in Kernkraftwerken, Windkraft­anlagen und Wasserkraftwerken. Auf welche Weise auch immer die Energie erzeugt wird, stets sind Umweltbelastungen damit verbunden, die es zu analysieren gilt, wenn man die richtige Entscheidung treffen will.

Einsatz der Kenntnisse in anderen Zusammenhängen, verwandte Begriffe

• Informationsblatt 6: "Was Pflanzen brauchen"
• Informationsblatt 17: "Licht und Schatten"
• Informationsblatt 23: "Elektrizität"
• Geschichte: Die industrielle Revolution

Letzte Aktualisierung: 20.4.2015