Schmelzen und Erstarren untersuchen - Wärmelehre - Physik

Einleitung

Ein Eiswürfel wird zu Wasser. Wasser wird im Gefrierfach wieder zu Eis. Diese Vorgänge heißen Schmelzen und Erstarren. In diesem aiMOOC beobachtest, misst und erklärst Du beide Vorgänge.

Lernziele

Schmelzen: Du kannst erklären, wie ein fester Stoff flüssig wird.
Erstarren: Du kannst erklären, wie ein flüssiger Stoff fest wird.
Temperatur: Du kannst mit einem Thermometer messen.
Teilchenmodell: Du kannst Schmelzen und Erstarren mit Teilchen erklären.
Experiment: Du kannst Beobachtungen und Messwerte festhalten.

Fest, flüssig und gasförmig

Ein Stoff kann verschiedene Aggregatzustände haben. Für diesen Kurs sind fest und flüssig besonders wichtig.

Wärme und Temperatur

Wärme ist Energie, die von einem wärmeren Körper zu einem kälteren Körper gelangt. Die Temperatur zeigt, wie warm oder kalt etwas ist. Ein Thermometer misst die Temperatur.

Schmelzen

Beim Schmelzen wird ein fester Stoff flüssig. Dafür nimmt der Stoff Wärme auf. Beispiele sind Eis, Butter, Wachs und Schokolade.

Erstarren

Beim Erstarren wird ein flüssiger Stoff fest. Dabei gibt der Stoff Wärme an seine Umgebung ab. Flüssiges Wasser wird zum Beispiel zu Eis.

Datei:Frozen drop.webm

Das Teilchenmodell

Im Teilchenmodell bestehen Stoffe aus sehr kleinen Teilchen. In einem festen Stoff haben die Teilchen feste Plätze. In einer Flüssigkeit können sie aneinander vorbeigleiten.

Beim Erwärmen bewegen sich die Teilchen stärker. Beim Abkühlen bewegen sie sich schwächer und ordnen sich wieder.

Schmelztemperatur und Erstarrungstemperatur

Jeder Stoff hat eine passende Schmelztemperatur. Reines Wasser schmilzt und erstarrt bei normalem Luftdruck ungefähr bei 0 Grad Celsius. Während reines Eis schmilzt, bleibt die Temperatur ungefähr gleich, bis das Eis geschmolzen ist.

Sicher forschen

Wichtig: Arbeite mit einer Lehrkraft. Nutze keine offene Flamme. Fasse sehr kalte oder heiße Dinge nicht lange an. Verwende im Gefrierfach nur geeignete Kunststoffbecher und fülle sie höchstens zur Hälfte.

Experiment 1: Eis schmelzen untersuchen

Frage: Wie verändern sich Eis, Temperatur und Zeit beim Schmelzen?

Material	Verwendung
Eiswürfel	Untersuchungsstoff
Kunststoffbecher	Gefäß
Thermometer	Temperatur messen
Stoppuhr	Zeit messen

Durchführung:

Versuchsaufbau: Lege zwei Eiswürfel in den Becher und stelle das Thermometer zwischen die Eisstücke.
Messung: Miss alle zwei Minuten die Temperatur.
Beobachtung: Notiere, wie viel Eis und Wasser Du siehst.
Auswertung: Beschreibe, wann das letzte Eis verschwunden ist.

Zeit in Minuten	Temperatur	Beobachtung
0
2
4
6
8

Experiment 2: Wasser erstarren lassen

Frage: Was verändert sich, wenn Wasser im Gefrierfach zu Eis wird?

Durchführung:

Markierung: Fülle einen Kunststoffbecher zur Hälfte mit Wasser und markiere den Wasserstand.
Abkühlung: Die Lehrkraft stellt den Becher in das Gefrierfach.
Beobachtung: Prüft in festen Zeitabständen, ob sich Eis bildet.
Vergleich: Vergleicht am Ende den Wasserstand mit der Markierung.

Wasser braucht beim Erstarren etwas mehr Platz. Deshalb darf das Gefäß nicht voll sein.

Beobachten und erklären

Beim Schmelzen wird der feste Anteil kleiner und der flüssige Anteil größer. Beim Erstarren wächst der feste Anteil. Die Stoffart bleibt gleich: Wasser bleibt Wasser.

Beispiele aus dem Alltag

Eiscreme schmilzt in warmer Luft. Flüssiges Kerzenwachs erstarrt beim Abkühlen. Schokolade wird beim Erwärmen weich und beim Abkühlen wieder fest.

Merksätze

Schmelzen: fest wird flüssig und Wärme wird aufgenommen.
Erstarren: flüssig wird fest und Wärme wird abgegeben.
Temperaturmessung: Ein Thermometer macht Veränderungen messbar.
Stoffeigenschaft: Verschiedene Stoffe haben verschiedene Schmelztemperaturen.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was geschieht beim Schmelzen? (Ein fester Stoff wird flüssig) (!Ein flüssiger Stoff wird gasförmig) (!Ein gasförmiger Stoff wird fest) (!Ein flüssiger Stoff wird fester)

Was geschieht beim Erstarren? (Ein flüssiger Stoff wird fest) (!Ein fester Stoff wird flüssig) (!Ein fester Stoff wird gasförmig) (!Ein gasförmiger Stoff wird flüssig)

Was nimmt ein Stoff beim Schmelzen auf? (Wärme) (!Licht) (!Schall) (!Magnetismus)

Was gibt ein Stoff beim Erstarren an die Umgebung ab? (Wärme) (!Masse) (!Farbe) (!Lautstärke)

Welches Gerät misst die Temperatur? (Thermometer) (!Lineal) (!Waage) (!Stoppuhr)

Bei welcher Temperatur schmilzt reines Eis ungefähr? (Bei null Grad Celsius) (!Bei zehn Grad Celsius) (!Bei fünfzig Grad Celsius) (!Bei hundert Grad Celsius)

Wie sind Teilchen in einem festen Stoff angeordnet? (Sie haben feste Plätze) (!Sie sind nicht vorhanden) (!Sie fliegen weit auseinander) (!Sie verschwinden beim Abkühlen)

Wie bewegen sich Teilchen beim Erwärmen? (Sie bewegen sich stärker) (!Sie hören sofort auf) (!Sie werden größer) (!Sie verlieren ihre Masse)

Was bleibt beim Schmelzen von Eis gleich? (Die Stoffart Wasser) (!Der Aggregatzustand) (!Die Form) (!Die Festigkeit)

Woran erkennst Du, dass ein Eiswürfel vollständig geschmolzen ist? (Es ist nur noch flüssiges Wasser zu sehen) (!Der Becher wird schwerelos) (!Das Wasser verschwindet) (!Das Thermometer wird kürzer)

Memory

Schmelzen	fest wird flüssig
Erstarren	flüssig wird fest
Thermometer	misst die Temperatur
Schmelztemperatur	Temperatur des Schmelzens
Wärmeaufnahme	Energie gelangt zum Stoff
Wärmeabgabe	Energie verlässt den Stoff
Teilchenmodell	Erklärung mit kleinsten Teilchen
Messreihe	Messwerte zu verschiedenen Zeiten

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Eiswürfel	fester Stoff
Wasser	flüssiger Stoff
Erwärmen	Wärme wird zugeführt
Abkühlen	Wärme wird abgegeben
Thermometer	Temperatur wird gemessen

Kreuzworträtsel

Schmelzen	Wie heißt der Übergang von fest zu flüssig?
Erstarren	Wie heißt der Übergang von flüssig zu fest?
Wärme	Welche Energie nimmt ein Stoff beim Schmelzen auf?
Thermometer	Welches Gerät misst die Temperatur?
Teilchen	Woraus bestehen Stoffe im einfachen Modell?
Flüssigkeit	Was entsteht beim Schmelzen eines festen Stoffes?

LearningApps

Lückentext

Offene Aufgaben

Leicht

Eis beobachten: Lege einen Eiswürfel auf einen Teller. Zeichne ihn sofort und nach fünf Minuten.
Alltagsbeispiele: Finde drei Dinge, die schmelzen können, und fotografiere oder zeichne sie.
Begriffe erklären: Erkläre Schmelzen und Erstarren mit je einem einfachen Satz.
Thermometer lesen: Miss die Temperatur von kaltem und warmem Wasser und vergleiche die Werte.

Standard

Messreihe: Miss beim Schmelzen eines Eiswürfels alle zwei Minuten die Temperatur und erstelle eine Tabelle.
Materialvergleich: Vergleiche, ob ein Eiswürfel auf Metall oder Holz schneller schmilzt. Halte alle anderen Bedingungen gleich.
Gefrier-Tagebuch: Dokumentiere mit der Lehrkraft, wie Wasser im Gefrierfach langsam zu Eis wird.
Interview: Frage eine Person aus einer Bäckerei oder Küche, warum Schokolade oder Butter vorsichtig erwärmt wird.

Schwer

Versuchsplanung: Plane einen fairen Versuch zur Frage, ob kleine Eiswürfel schneller schmelzen als große.
Fehleranalyse: Nenne drei mögliche Messfehler beim Eisversuch und erkläre, wie Du sie verringerst.
Teilchenanimation: Erstelle eine kurze Stop-Motion-Animation zum Schmelzen und Erstarren im Teilchenmodell.
Transferaufgabe: Erkläre, warum Eis auf einer warmen Metallplatte schneller schmilzt als auf einem Holzbrett.

Lernkontrolle

Versuch vergleichen: Zwei Gruppen messen verschiedene Schmelzzeiten. Erkläre, welche Bedingungen gleich sein müssen, damit der Vergleich fair ist.
Diagramm deuten: In einem Temperatur-Zeit-Diagramm bleibt die Temperatur beim Schmelzen eine Zeit lang fast gleich. Erkläre, wofür die zugeführte Wärme genutzt wird.
Alltag übertragen: Erkläre mit Schmelzen und Erstarren, warum flüssiges Kerzenwachs neben der Flamme wieder fest wird.
Materialwahl begründen: Entscheide, ob Metall oder Holz besser geeignet ist, um einen Eiswürfel schnell zu schmelzen. Begründe mit Wärmeübertragung.
Teilchenmodell anwenden: Beschreibe, wie sich Anordnung und Bewegung der Teilchen beim Übergang von Wasser zu Eis verändern.

Lernnachweis

Für Deinen Lernnachweis solltest Du:

Fachbegriffe: Schmelzen, Erstarren, Wärme, Temperatur und Aggregatzustand richtig verwenden.
Experiment: Einen sicheren Versuch planen und durchführen.
Messwerte: Werte in einer Tabelle oder einem Diagramm darstellen.
Auswertung: Beobachtung und Erklärung voneinander unterscheiden.
Teilchenmodell: Schmelzen und Erstarren mit Teilchen erklären.
Transfer: Das Wissen auf ein Beispiel aus dem Alltag anwenden.

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Prüfungsliteratur 2026
Bundesland	Bücher	Kurzbeschreibung
Baden-Württemberg	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Mittlere Reife Der Markisenmann - Jan Weiler oder Als die Welt uns gehörte - Liz Kessler Ein Schatten wie ein Leopard - Myron Levoy oder Pampa Blues - Rolf Lappert	Abitur Dorfrichter-Komödie über Wahrheit/Schuld; Roman über einen Ort und deutsche Geschichte. Mittlere Reife Wahllektüren (Roadtrip-Vater-Sohn / Jugendroman im NS-Kontext / Coming-of-age / Provinzroman).
Bayern	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Lustspiel über Machtmissbrauch und Recht; Roman als Zeitschnitt deutscher Geschichte an einem Haus/Grundstück.
Berlin/Brandenburg	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Woyzeck - Georg Büchner Der Biberpelz - Gerhart Hauptmann Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Gerichtskomödie; soziales Drama um Ausbeutung/Armut; Komödie/Satire um Diebstahl und Obrigkeit; Roman über Erinnerungsräume und Umbrüche.
Bremen	Abitur Nach Mitternacht - Irmgard Keun Mario und der Zauberer - Thomas Mann Emilia Galotti - Gotthold Ephraim Lessing oder Miss Sara Sampson - Gotthold Ephraim Lessing	Abitur Roman in der NS-Zeit (Alltag, Anpassung, Angst); Novelle über Verführung/Massenpsychologie; bürgerliche Trauerspiele (Moral, Macht, Stand).
Hamburg	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Das kunstseidene Mädchen - Irmgard Keun	Abitur Justiz-/Machtkritik als Komödie; Großstadtroman der Weimarer Zeit (Rollenbilder, Aufstiegsträume, soziale Realität).
Hessen	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Woyzeck - Georg Büchner Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Der Prozess - Franz Kafka	Abitur Gerichtskomödie; Fragmentdrama über Gewalt/Entmenschlichung; Erinnerungsroman über deutsche Brüche; moderner Roman über Schuld, Macht und Bürokratie.
Niedersachsen	Abitur Der zerbrochene Krug - Heinrich von Kleist Das kunstseidene Mädchen - Irmgard Keun Die Marquise von O. - Heinrich von Kleist Über das Marionettentheater - Heinrich von Kleist	Abitur Schwerpunkt auf Drama/Roman sowie Kleist-Prosatext und Essay (Ehre, Gewalt, Unschuld; Ästhetik/„Anmut“).
Nordrhein-Westfalen	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Komödie über Wahrheit und Autorität; Roman als literarische „Geschichtsschichtung“ an einem Ort.
Saarland	Abitur Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Furor - Lutz Hübner und Sarah Nemitz Bahnwärter Thiel - Gerhart Hauptmann	Abitur Erinnerungsroman an einem Ort; zeitgenössisches Drama über Eskalation/Populismus; naturalistische Novelle (Pflicht/Überforderung/Abgrund).
Sachsen (berufliches Gymnasium)	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Woyzeck - Georg Büchner Irrungen, Wirrungen - Theodor Fontane Der gute Mensch von Sezuan - Bertolt Brecht Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Der Trafikant - Robert Seethaler	Abitur Mischung aus Klassiker-Drama, sozialem Drama, realistischem Roman, epischem Theater und Gegenwarts-/Erinnerungsroman; zusätzlich Coming-of-age im historischen Kontext.
Sachsen-Anhalt	Abitur (keine fest benannte landesweite Pflichtlektüre veröffentlicht; Themenfelder)	Abitur Schwerpunktsetzung über Themenfelder (u. a. Literatur um 1900; Sprache in politisch-gesellschaftlichen Kontexten), ohne feste Einzeltitel.
Schleswig-Holstein	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Recht/Gerechtigkeit und historische Tiefenschichten eines Ortes – umgesetzt über Drama und Gegenwartsroman.
Thüringen	Abitur (keine fest benannte landesweite Pflichtlektüre veröffentlicht; Orientierung am gemeinsamen Aufgabenpool)	Abitur In der Praxis häufig Orientierung am gemeinsamen Aufgabenpool; landesweite Einzeltitel je nach Vorgabe/Handreichung nicht einheitlich ausgewiesen.
Mecklenburg-Vorpommern	Abitur (Quelle aktuell technisch nicht abrufbar; Beteiligung am gemeinsamen Aufgabenpool bekannt)	Abitur Land beteiligt sich am länderübergreifenden Aufgabenpool; konkrete, veröffentlichte Einzeltitel konnten hier nicht ausgelesen werden.
Rheinland-Pfalz	Abitur (keine landesweit einheitliche Pflichtlektüre; schulische Auswahl)	Abitur Keine landesweite Einheitsliste; Auswahl kann schul-/kursbezogen erfolgen.