Versuche zur Werkstoffprüfung (Metalle)

1. Chemie
Werkstoffprüfung
Laufzettel
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LAUFZETTEL
Arbeitshinweise:
 Dem Laufzettel können Sie die entsprechenden Stationsinhalte entnehmen.
 Bitte notieren Sie auf dem Laufzettel Ihre Bearbeitungszeit, sie ist frei wählbar, sollte aber
auf die Gesamtarbeitszeit von 180 Minuten abgestimmt werden.
Stationsnummer / Stationsbeschreibung Station Zeitdauer für Stationsfazit   
Stationstitel bearbeitet  die
Bearbeitung Anregung / Kritik
?
Station 1 Prüfen Sie bei verschiedenen    Bitte ankreuzen!
Werkstoffen die Ritzhärte  ja Beginn:
............
Ritzhärte (nach Mohs)
 nein
Ende: ............
Station 2 Bestimmen Sie bei verschiedenen    Bitte ankreuzen!
Werkstoffen die Dichte.  ja Beginn:
............
Dichtebestimmung
 nein
Ende: ............
Station 3 Prüfen Sie bei verschiedenen    Bitte ankreuzen!
Materialproben die  ja Beginn:
Wärmeleitfähigkeit. ............
Wärmleitfähigkeit
 nein
Ende: ............
Station 4 An dieser Station prüfen Sie die    Bitte ankreuzen!
Kenndaten von Werkstoffproben.  ja Beginn:
............
Kenndaten von Metallen
 nein
Ende: ............
Station 5 Lernen Sie einen Modellversuch    Bitte ankreuzen!
zur Härteprüfung kennen.  ja Beginn:
............
Härteprüfung nach Brinell
 nein
Ende: ............
G:DatenOSZAssistenten_2010-11DateienMetalleWerkstoffprüfungLaufzettel_Werkstoffprüfung_Neu.docx Erstelldatum 30.01.2013 07:11:00

2. Assistentenausbildung
Checkliste zum
Stationenlernen
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Beachten Sie bitte folgende Punkte!
 Legen Sie sich eine Arbeitsmappe an.
 Suchen Sie sich maximal zwei Arbeitspartner.
 Suchen Sie sich als Arbeitsgruppe eine freie Station aus. Die Stationen können (in der
Regel) in beliebiger Reihenfolge bearbeitet werden. An bestimmten Stationen können
auch zwei Gruppen gleichzeitig arbeiten.
 Die Verweildauer an einer Station ist grundsätzlich Ihnen überlassen. Bedenken Sie aber,
dass Sie innerhalb einer Gesamtarbeitszeit alle Pflichtstationen bearbeitet haben müssen.
 Lesen Sie die Aufgabenstellung, beraten Sie die Bearbeitung sorgfältig.
 Beachten Sie die Sicherheitsbestimmungen, wenn Versuche durchgeführt werden.
Informieren Sie sich, bevor Sie einen Versuch beginnen, über die Gefährlichkeit der
verwendeten Chemikalien (Warnsymbole) und andere mögliche Gefahren ( z.B.
Herausspritzen beim Erhitzen). ► Übersichtsliste H- und P-Sätze ! (R- und S-Sätze)
Tragen Sie beim Experimentieren mit Chemikalien immer eine Schutzbrille.
Achten Sie beim Umgang mit offenen Flammen darauf, dass lange Haare zurückgebunden
sind.
 Achten Sie auf sachgerechte Entsorgung; entsprechend beschriftete Sammelbehälter
stehen an jeder Station bereit.
 Laminierte oder in Klarsichthüllen vorhandene Anleitungen oder Materialien müssen an
der Station bleiben.
 Wenn Sie nicht weiterkommen, suchen Sie zuerst mit ihren Teammitgliedern nach einer
Lösung; führen Sie Ihre Gespräche und Diskussionen so, dass die Mitschüler nicht gestört
werden. Sollten Sie zusätzlich Hilfe durch die Lehrkraft benötigen, signalisieren Sie dies
durch Meldung.
 Gehen Sie mit dem Material sorgfältig und sparsam um. Legen Sie alles wieder an seinen
Platz zurück. Falls etwas fehlt, informieren Sie bitte umgehend die Lehrkraft.
 Zu jeder Station muss mindestens ein bearbeitetes Stationsblatt, ein Protokoll oder ein
anderes Ergebnis in der Arbeitsmappe abgeheftet werden.
 Vervollständigen Sie die Bearbeitung der Aufgaben/Zusatzaufgaben ggf. zu Hause.
 Geben Sie zum Schluss des Stationenlernens die vollständige Mappe bei der Lehrkraft ab.
 Jedes Team berichtet in einem maximal zehnminütigen mediengestützten Vortrag dem
Plenum über die Ergebnisse seiner Arbeit an einer Station seiner Wahl, auch unter
Berücksichtigung der zusätzlichen Aufgaben. Stimmen Sie sich mit den anderen Teams
ab, so dass im Plenum über alle Stationen berichtet wird.
G:DatenOSZAssistenten_2010-11DateienMetalleWerkstoffprüfungCheckliste_Stationenlernen.docx Erstelldatum 30.01.2013 07:04:00

3. Assistentenausbildung
Metalle
Härteprüfung nach Brinell
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Führen Sie folgenden Modellversuch zur Bestimmung der Brinell Härte durch.
Materialien / Entsorgung Geräte
 verschiedene  Führungsrohr verschiedene Längen
Werkstoffproben  Vorkörner
 Stativmaterial
 Millimetermaß
 Vergrößerungsglas/Mikroskop
Versuchsdurchführung
 Prüfen Sie die Härte verschiedener Stoffe indem sie nach Brinell die Eindringtiefe der
Prüfspitze bestimmen.
 Spannen Sie das Führungsrohr in ein Stativ ein.
 Fixieren Sie den Prüfkörper ebenfalls mit Hilfe von Stativmaterial.
 Bestimmen Sie die Länge des Vorkörners.
 Lassen Sie den Vorkörner durch das Führungsrohr auf den Prüfkörper fallen.
 Bestimmen Sie die Eindringtiefe in den Prüfkörper in dem Sie zunächst den Durchmesser
des entstandenen Eindrucks bestimmen.
 Bestimmen sie daraus die Eindringtiefe. (gehen sie von einem kegelförmigen
Öffnungswinkel von 45° des Körners aus)
 Führen Sie diese Arbeitsschritte für verschiedenen Fallhöhen und verschiedene
Werkstoffproben aus.
 Notieren sie die Ergebnisse!
Beobachtung:
Prüfkörper Fallhöhe( Länge Durchmesser Berechnung Eindringtiefe
des des der
Führungsrohres) Eindrucks Eindringtiefe
Erklärung:
Aufgaben
1. Erläutern Sie das Ergebnis
2. Definieren Sie den Begriff Brinell Härte.
3. Erstellen Sie eine Härtetabelle und vergleichen Sie diese mit der Literatur.
G:DatenOSZAssistenten_2010-11DateienMetalleWerkstoffprüfungStation_6_Brinell Härte.docx Erstelldatum 19.02.2013 19:13:00

4. Chemie
Metalle
Wärmeleitfähigkeit
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Prüfen Sie die Wärmleitfähigkeit.
Kontrollieren Sie Ihr Ergebnis unter Verwendung der bereitgestellten Literatur.
Chemikalien / Entsorgung Geräte
Gefahrenhinweise
 Verschiedene  mit Kerzenwachs
Metalldrähte oder gefülltes Reagenzglas
Metallstreifen  Stativmaterial
 Kerzenwachs  Laborboy
 Heizplatte
 Stoppuhr
Versuchsskizze
Versuchsdurchführung
 Als Vorbereitung werden die Reagenzgläser mit flüssigem Kerzenwachs gefüllt.
 In diese gefüllten Reagenzgläser werden Metallstreifen oder Metalldrähte gehängt.
 Nach Erstarrung des Kerzenwachses kann der Versuch nach der vorliegenden Skizze
aufgebaut werden.
 Schalten Sie die Heizquelle ein (250°C) und beobachten Sie das Kerzenwachs im
Reagenzglas.
 Messen Sie die Zeit bis zum Flüssigwerden des Kerzenwachses.
 Da dieser Versuch etwas länger dauern kann, empfiehlt es sich, alle Proben gleichzeitig
aufzulegen.
Beobachtung:
Erklärung:
G:DatenOSZAssistenten_2010-11DateienMetalleWerkstoffprüfungStation_3_Waermeleitfaehigkeit_von_Metallen.docx Erstelldatum 30.01.2013 07:09:00

5. Chemie
Metalle
Wärmeleitfähigkeit
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Aufgaben
1. Erläutern Sie das Ergebnis
G:DatenOSZAssistenten_2010-11DateienMetalleWerkstoffprüfungStation_3_Waermeleitfaehigkeit_von_Metallen.docx Erstelldatum 30.01.2013 07:09:00

6. Chemie
Metalle
Dichtebestimmung
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Prüfen Sie die Dichte.
Kontrollieren Sie Ihr Ergebnis unter Verwendung der bereitgestellten Literatur.
Chemikalien / Entsorgung Geräte
Gefahrenhinweise
 Verschiedene  Laborboy
Metalldrähte oder  Dichtebestimmungsgefäß
Metallstreifen  Messzylinder
 Wasser  Pinzette
 Papiertücher
Versuchsskizze
Versuchsdurchführung
1. Bestimmen Sie von den ausgelegten Metallstücken die Masse und notieren Sie sie in der
unten stehenden Tabelle.
2. Füllen Sie das Dichtebestimmungsgefäß so mit Wasser, dass der Überlaufschlauch
erreicht wird.
3. Tauchen Sie die gewogene Metallprobe in das Wasser und notieren Sie das Volumen des
Wassers, welches in dem nebenstehenden Messzylinder aufgefangen wird.
4. Entnehmen Sie die Probe und trocknen Sie sie ab.
5. Der Wasserstand in dem Messzylinder entspricht dem Volumen der Metallprobe.
Ergänzen Sie die Tabelle.
6. Berechnen Sie jetzt die Dichte (ς) und notieren Sie die Ergebnisse.
7. Vergleichen Sie Ihre Ergebnisse mit denen aus dem Lexikon oder dem Schulbuch oder
dem PC-Programm und notieren Sie diese Literaturwerte in der Tabelle, die vollständige
Ergänzung der Tabelle wird in der Abschlussbesprechung vorgenommen.
G:DatenOSZAssistenten_2010-11DateienMetalleWerkstoffprüfungStation_2_Dichtebestimmung_von_Metallen.docx Erstelldatum 30.01.2013 07:07:00

7. Chemie
Metalle
Dichtebestimmung
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Beobachtung:
Metallprobe Masse in [g] Volumen der Dichte Literaturwert
3 3 3
Metallprobe in [cm ] in [g/cm ] in [g/cm ]
Erklärung:
Aufgaben
1. Geben Sie mögliche Gründe für die Abweichung Ihrer Ergebnisse von den Literaturwerten
an.
2. Geben Sie die Definitionen für folgende Begriffe an:
Leichtmetalle:
Schwermetalle:
G:DatenOSZAssistenten_2010-11DateienMetalleWerkstoffprüfungStation_2_Dichtebestimmung_von_Metallen.docx Erstelldatum 30.01.2013 07:07:00

8. Chemie
Metalle
Ritzhärte (nach Mohs)
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Prüfen Sie die Ritzhärte (nach Mohs).
Chemikalien / Entsorgung Geräte
Gefahrenhinweise
 verschiedene Metalle  Objektträger
 Nagel
Versuchsdurchführung
 Prüfen Sie die Ritzbarkeit verschiedener Stoffe mit Fingernagel, Messer, Glas
(Objektträger), Kupfermünze, Nagel.
Beobachtung:
Erklärung:
Aufgaben
1. Erläutern Sie das Ergebnis
2. Definieren Sie den Begriff Mohs Härte.
3. Erstellen Sie eine Härtetabelle und vergleichen Sie diese mit der Literatur.
G:DatenOSZAssistenten_2010-11DateienMetalleWerkstoffprüfungStation_1_Ritzhärte_nach_Mohs.docx Erstelldatum 30.01.2013 07:05:00

9. Chemie
Metalle
Materialbestimmung
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Sie sollen herausfinden, um welche Stoffe es sich bei den Proben jeweils handelt. Dabei
sollen sie als erste Prüfung die Dichte der jeweiligen Prüfkörper berechnen.
Protokollieren Sie alle Versuche und Überlegungen.
Chemikalien / Entsorgung Geräte
Gefahrenhinweise
 verschiedene Metalle  Messschieber
 Waage
 Lineal / Maßband
 Taschenrechner
 sonstiges
Versuchsdurchführung
Bestimmen Sie von den ausgelegten Metallstücken die Masse, die Länge und den
Durchmesser und notieren Sie sie in der unten stehenden Tabelle.
Berechnen Sie jetzt die Dichte (ς) und notieren Sie die Ergebnisse.
Beobachtung:
Metallprobe Masse in [g] Durchmesser der Länge der Dichte Literaturwert
3 3
Metallprobe in [cm] Metallprobe in [g/cm ] in [g/cm ]
in [cm]
Erklärung:
Aufgaben
1. Berechnen Sie die Dichte der verschiedenen Probekörper.
2. Stellen Sie Vermutungen über das jeweilige Material an.
3. Überlegen Sie, welche weiteren Prüfungen sie anstellen können, um zu einer sicheren
Entscheidung zu gelangen. Führen sie diese gegebenenfalls durch bzw. geben Sie an, wie
und welche Prüfung möglich wäre und was das Ergebnis bedeuten würde.
4. Wie lassen sich etwaige Abweichungen zu den Werten im Tabellenbuch begründen?
G:DatenOSZAssistenten_2010-11DateienMetalleWerkstoffprüfungStation_8_Materialprüfung.docx Erstelldatum 30.01.2013 14:50:00