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Stilblüten aus Klausuren: Wärme

Die Nachholklausur im Modul Thermodynamik offenbarte trotz ordentlicher Leistungen der Studierenden mal wieder interessante Einblicke in das Verständnis von physikalischen Zusammenhängen.

Zur Thema der kinetischen Gastheorie sollten die Studierenden die Maxwell-Boltzmann-Geschwindigkeitsverteilung erläutern und angeben, wie sich die mittlere Geschwindigkeit der Gasteilchen verändert, wenn sich die Temperatur des Gases vervierfacht bzw. wenn die Masse der Teilchen in Gas 1 vier Mal so groß wie in Gas 2 ist. Der grundlegende Zusammenhang zwischen der mittleren bzw. häufigsten Geschwindigkeit v der Gasteilchen zur Temperatur T und zur Masse m war den Studierenden bekannt (v \propto \sqrt{\frac{T}{m}}), die Bedeutung der Gleichung aber nicht.

Eine basisdemokratische Abstimmung der Verhältnisse der mittleren Geschwindigkeiten der Gasteilchen der beiden Gase ergäbe folgendes Ergebnis:

Ein ähnlich interessantes Verständnis physikalischer Grundlagen zeigt sich bei der (vereinfachten) Fragestellung zur Temperaturveränderung, wenn eine Metallkugel aus einer Höhe von 1,5m auf eine harte Oberfläche trifft und 2/3 der kinetischen Energie in innere Energie umgewandelt wird (die spezifische Wärmekapazität sei 0,1 kJ/(kg K)). Vorgeschlagen wurden Temperaturerhöhungen von 100 K bzw. bis hin zu sogar 600 K – eine vermeintliche Lösung für sämtliche Wärmeprobleme.

Schließlich führte die Frage nach der Zeit, die ein 2-kW-Wasserkocher benötigt, um 2 kg Eis von -20 °C zum vollständigen Verdampfen zu bringen, die Studierenden an das Ende ihrer Vorstellungs- bzw. Rechenkraft. Während viele Studierende die Phasenübergänge des Schmelzens und Verdampfens völlig ignorierten, kamen andere auf eine Dauer von lediglich 9 Minuten bzw. sogar nur 12 Sekunden. Da scheinen zu wenige Studierende zu Hause noch selber Tiefkühlware im Topf zuzubereiten.

Insgesamt zeigen die Antworten, dass vielen Studierenden offensichtlich die Fähigkeit fehlt, die Ergebnisse kritisch zu bewerten bzw. zu hinterfragen. Auch wenn während einer Klausur die Zeit für ein Neurechnen der Aufgabe fehlt, so sollten die Studierenden dennoch in der Lage sein zu erkennen, dass das Ergebnis physikalisch unsinnig ist und man daher den Rechenweg noch einmal überprüfen sollte. Stattdessen wird jedoch auswendig gelerntes Wissen “heruntergerattert”, ohne dass sich ein tieferes Verständnis der Zusammenhänge zeigt. Daran müssen alle Beteiligten – Studierende wie Lehrende – arbeiten, um im Studium diese wesentliche Fähigkeit – die kritische Bewertung von Ergebnissen/Aussagen – zu vermitteln.

Rate my Prof – Thermodynamik (SoSe 2016)

In der Lehrevaluation können die Studierenden neben einer umfassenden Bewertung bzw. Benotung der Veranstaltung auch Freitextkommentare zu Positivem wie Negativem abgeben. Dabei sind die Studierenden meist ehrlich und offen, manchmal auch etwas naiv. Dennoch sind diese Kommentare in der Regel sehr hilfreich, um eine Veranstaltung zu verbessern.

Anbei gibt es einen kleinen ausgewählten Einblick in die Meinung von Studierenden. Die Fragen für die Freitextkommentare lauten: “Was hat Ihnen an der Veranstaltung (besonders) gut gefallen?” und “Was hat Ihnen an der Veranstaltung nicht gefallen?”

Bei der Vorlesung Thermodynamik handelt sich um eine Veranstaltung aus dem 2. Semester für Bachelorstudierende, gehalten von einem Kollegen und mir. Die Veranstaltung gliedert sich in eine zweistündige Vorlesung und eine zweistündige Übung.

Als positive Rückmeldungen gab es unter anderem:

  • Dass man Mitschreiben musste und somit automatisch gedanklich folgt
  • Die durchaus verständliche Vermittlung des Lehrstoffs durch den Dozenten
  • Der ständige Versuch des Professors, Thermodynamik als ein spannendes Studienfach zu vermitteln
  • Beispielhaftes Erklären, verständlich

Es scheint also möglich, den umfangreichen und teilweise komplexen Stoff der (technischen) Thermodynamik den Studierenden ansprechend näher zu bringen.

Negativ wurde gesehen:

  • Für Bachelor-Studenten teilweise bisschen unnötige Themen -> Bsp. Entropie: Braucht kein Mensch!
  • Gleichzeitiges mitschreiben und zuhören schwierig, man bekommt nur die Hälfte mit und muss parallel noch mitdenken und Notizen machen.
  • Oft sehr lang gezogene Herleitungen (zieht sich)
  • Das man zu viele Formeln wissen muss, wir haben genug Vorlesungen

Offensichtlich fehlt den Studierenden noch die Einsicht, dass die Themen im späteren Verlauf des Studiums wichtig werden (zum Beispiel Kenntnisse über Entropie zur Berechnung des Wirkungsgrads von Kraftwerksprozessen).

Manche Kommentare sind natürlich wenig sinnvoll:

Positiv: Das Grün der Tafel

Interessant sind auch die subjektive Meinungen zu den Terminen der Vorlesung (dienstags, 10:40 Uhr, und mittwochs, 13:00 Uhr – also studierendentauglich):

Positiv: Die Uhrzeit
Negativ: Die Uhrzeit, zu der die Veranstaltung stattfand

Zusammenfassend lässt sich damit festhalten, dass die Veranstaltung bei den Studierenden weitestgehend gut und positiv angekommen ist, obwohl die Thermodynamik als Grundlagenfach in der Regel selten zu großen Begeisterungsstürmen führt.