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Zur Veranschaulichung von Zusammenhängen, zur Untersuchung von Verläufen oder zur Darstellung von Abhängigkeiten werden in vielen Bereichen von Wissenschaft und Technik Diagramme genutzt. Wichtige Arten von Diagrammen sind Kreisdiagramme, Säulendiagramme (Balkendiagramme) und Liniendiagramme. Eine spezielle Form sind Energieflussdiagramme. Aus Diagrammen lassen sich wichtige Aussagen ableiten.

Jede Größe in den Naturwissenschaften wird in einer bestimmten Einheit gemessen, z. B. die Stoffmenge in Mol oder die Zeit in Sekunden oder Minuten. Die Einheit für eine Größe ergibt sich zumeist aus der Definition dieser Größe.

Messen einer Größe bedeutet Vergleichen mit der betreffenden Einheit. Wenn das Volumen eines Körpers gemessen werden soll, so wird es mit der Einheit 1 l verglichen und z. B. festgestellt, dass es 7 l beträgt.

Das bedeutet
V = $7\cdot 1$ l oder wie man kürzer schreibt: V = 7 l.

Eine Einheit ist demzufolge eine Vergleichsgröße mit dem Zahlenwert 1.

* 14.03.1879 Ulm
† 18.04.1955 Princeton (USA)

Er war einer der bedeutendsten Physiker der Geschichte und der Begründer der Relativitätstheorie, die zu einer völligen Veränderung des physikalischen Weltbildes führte. Darüber hinaus erbrachte er grundlegende Arbeiten auf vielen Gebieten der Physik. Insbesondere deutete er den lichtelektrischen Effekt und war damit einer der Mitbegründer der Quantentheorie. In seiner Doktorarbeit erklärte er theoretisch die brownsche Molekularbewegung von Teilchen und trug somit zur Durchsetzung der Atomtheorie in der Chemie bei. Hervorzuheben ist sein Eintreten für Humanität und eine verantwortungsbewusste Nutzung physikalischer Erkenntnisse.

Erklären ist eine Tätigkeit, die eng mit Gesetzen und Modellen verbunden ist. Beim Erklären wird die Ursache einer Erscheinung dargelegt. Dabei wird die Erscheinung auf das Wirken von Gesetzen zurückgeführt. Auch Modelle können zum Erklären herangezogen werden.

Beim Erläutern wird ein naturwissenschaftlicher Sachverhalt, z. B. ein Begriff, ein Modell oder ein Gesetz verständlich und anschaulich, oft anhand von Beispielen, die den Sachverhalt illustrieren, dargelegt.

Experimentieren ist eine sehr komplexe Tätigkeit, die viele Einzeltätigkeiten umfasst. Experimente werden mit dem Ziel durchgeführt Zusammenhänge und naturwissenschaftliche Gesetze zu erkennen bzw. theoretische Überlegungen und Voraussagen unter ausgewählten, kontrollierten, wiederholbaren und veränderbaren Bedingungen zu überprüfen.

Das Ziel eines Experiments besteht darin, eine Frage an die Natur zu beantworten.

Bricht ein Brand aus, verhindert schnelles Handeln oft größere Schäden und eine Ausbreitung des Brandes. Daher sind in öffentlichen Einrichtungen und auch in der Schule Feuerlöscher an leicht zugänglichen Stellen aufzustellen und durch gut sichtbare Hinweisschilder zu kennzeichnen. Auch wenn diese Geräte mit einer einfachen Bedienungsanleitung versehen sind, ist es günstig, sich schon vorbeugend mit der Funktionsweise und Handhabung zu beschäftigen.

Ein wichtiges Gerät für die Durchführung von chemischen Experimenten ist der Gasbrenner. Er dient als Wärmequelle. Je nachdem, ob man die Luftzufuhr am Brenner offen oder geschlossen hat, erhält man unterschiedliche Flammen mit unterschiedlichen Temperaturen.

Auch die Zonen innerhalb einer Flamme haben unterschiedliche Temperaturen.

In Erscheinungen der Natur kann man durch Beobachtungen und Experimente Zusammenhänge zwischen einzelnen Eigenschaften von Körpern, Stoffen oder Vorgängen erkennen. Wenn sich diese Zusammenhänge in der Natur unter bestimmten Bedingungen immer wieder einstellen und für eine ganze Gruppe von Objekten gelten, dann spricht man von gesetzmäßigen Zusammenhängen, Gesetzmäßigkeiten oder Gesetzen.

Gesetze in den Naturwissenschaften sind allgemeine und wesentliche Zusammenhänge in der Natur, die unter bestimmten Bedingungen stets wirken.

Gesetze bestehen in der Regel aus Bedingungs- und Gesetzesaussagen.

Glas ist ein fester, durchsichtiger Werkstoff, der hauptsächlich aus Siliciumdioxid besteht. Durch Optimierung der Zusammensetzung und der Bedingungen der Herstellung können die Eigenschaften von Silicatgläsern so beeinflusst werden, dass der Werkstoff für vielseitig einsetzbar ist.
Deshalb nutzt man Glas als Baustoff, als Verpackungsmaterial, als Laborglas oder auch als Material für Glasfasern und für viele andere Zwecke.

Größen sind spezielle Fachbegriffe. Sie unterscheiden sich von anderen Fachbegriffen dadurch, dass es Begriffe zur Beschreibung messbarer Eigenschaften von Objekten sind. Neben der Bedeutung der Größe, die wie bei anderen Begriffen definiert wird, kann für ein konkretes Objekt auch der Wert der Größe angegeben werden. Dazu ist die Festlegung einer Einheit erforderlich. Außerdem ist für jede Größe ein Formelzeichen als Abkürzung festgelegt. Darüber hinaus gehört zur vollständigen Charakterisierung einer Größe die Angabe eines Messgerätes oder eines Messverfahrens zur Bestimmung des Wertes der Größe.

Mit Beginn der Neuzeit gewann die Suche nach der Universalmedizin wieder zunehmend an Bedeutung. Der Arzt PARACELSUS wurde der Begründer der Iatrochemie (griech. iatros = Arzt), indem er neue chemische Verbindungen zur Behandlung von Krankheiten einsetzte und die Elementelehre erweiterte.

Durch die Verbreitung der Papierherstellung und des Buchdrucks wurden die naturwissenschaftlichen Erkenntnisse von vielen Gelehrten zugänglich und trotz der Geißel der Inquisition weiterentwickelt. In Europa erfolgte im 17. Jahrhundert die Bildung von Akademien, die anders als die eher geisteswissenschaftlich ausgerichteten Universitäten der naturwissenschaftlichen Forschung dienten. Als Begründer der Chemie als empirischer Wissenschaft gilt der Engländer ROBERT BOYLE, der die Notwendigkeit der experimentellen Methode in der wissenschaftlichen Untersuchung – ganz im Sinne des Physikers GALILEI – betonte. BOYLE definierte den Begriff Element neu und begründete die klassische chemische Analyse. Er legte mit seinen Arbeiten die Grundlagen für die rasante Entwicklung der Chemie im darauffolgenden 18. Jahrhundert.

Im Internationalen Einheitensystem (SI) sind Basiseinheiten für sieben physikalische Größen festgelegt. Die meisten anderen Einheiten lassen sich aus diesen sieben Einheiten ableiten. Die Festlegungen über Einheiten sind international vereinbart und werden von der Generalkonferenz für Maß und Gewicht (CGPM) getroffen. Als verbindliche Basiseinheiten wurden auf der 11. Generalkonferenz für Maß und Gewicht im Jahre 1960 folgende sieben Einheiten festgelegt:

• das Meter (1 m) als die Einheit der Länge bzw. des Weges,
• das Kilogramm (1 kg) als Einheit der Masse,
• die Sekunde (1 s) als Einheit für die Zeit,
• das Ampere (1 A) als Einheit für die Stromstärke,
• das Kelvin (1 K) als Einheit für die Temperatur,
• das Mol (1 mol) als Einheit für die Stoffmenge,
• die Candela (1 cd) als Einheit für die Lichtstärke

Interpretieren ist eine Tätigkeit, eine verbale Aussage, die eng mit dem Experimentieren sowie mit Gleichungen und Diagrammen verbunden ist.

Beim Interpretieren von Reaktionsgleichungen wird den Zeichen und Symbolen sowie den dargestellten Sachverhalten eine inhaltliche Bedeutung zugeordnet.

Klassifizieren ist eine Erkenntnistätigkeit. Beim Klassifizieren werden verschiedene Objekte aufgrund gemeinsamer und unterscheidender Merkmale in Klassen eingeteilt. Alle Objekte, die gemeinsame Merkmale besitzen, werden zu einer Klasse zusammengefasst. Stoffe kann man z. B bezüglich ihrer Härte, ihrer Dichte, ihrer Wärmeleitfähigkeit oder ihrer elektrischen Leitfähigkeit klassifizieren.

Die Masse gibt an, wie leicht oder schwer und wie träge eine Stoffprobe oder Stoffportion ist.

• Formelzeichen: m
• Einheit: ein Kilogramm (1 kg); ein Gramm (1g)

Die Masse einer Stoffprobe ist im Unterschied zur Gewichtskraft an jedem beliebigen Ort gleich groß. Die Einheit der Masse ist eine Basiseinheit des Internationalen Einheitensystems (SI).

Messen ist eine Tätigkeit, die eng mit dem Experimentieren verbunden ist. Beim Messen wird der Wert einer Größe, d. h. der Ausprägungsgrad einer Eigenschaft, mithilfe eines Messgerätes dadurch bestimmt, dass die zu messende Größe mit einer festgelegten Einheit verglichen wird. Dazu wird in der Regel eine Messvorschrift festgelegt.

Einige Größen in der Natur haben einen bestimmten, festen Wert, der im Laufe der Zeit immer genauer bestimmt worden ist. Man nennt solche Größen auch Naturkonstanten. Typische Beispiele für solche Naturkonstanten sind die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum als die größtmögliche in der Natur auftretende Geschwindigkeit, der absolute Nullpunkt der Temperatur als die tiefstmögliche Temperatur oder die AVOGADRO-Konstante als die Anzahl der Teilchen, die in einem Mol eines Stoffes enthalten sind.

Die Naturwissenschaften beschäftigen sich mit jeweils ausgewählten Teilbereichen der lebenden oder der nicht lebenden Natur. Im Laufe der historischen Entwicklung haben sich als die wichtigsten naturwissenschaftlichen Disziplinen die Astronomie, die Biologie, die Chemie, die Physik und die physische Geographie herausgebildet.

Ziel jeder Naturwissenschaft ist es,

• in der Natur Zusammenhänge und Gesetze zu erkennen,
• mithilfe der gewonnenen Erkenntnisse Erscheinungen und Vorgänge erklären und voraussagen zu können,
• die gewonnenen Erkenntnisse zu nutzen, um das Leben der Menschen sicherer und angenehmer zu machen.

Im Unterschied zu den Naturwissenschaften beschäftigen sich die Geisteswissenschaften mit der historisch-gesellschaftlichen Entwicklung des Menschen.

* 21.10.1833 in Stockholm
† 10.12.1896 in San Remo (Italien)

ALFRED NOBEL war ein schwedischer Naturwissenschaftler und Industrieller. Obwohl er keine bahnbrechenden wissenschaftlichen Entdeckungen machte, meldete er in seinem Leben 355 Patente an. Darunter war das Patent über die Entdeckung des Dynamits, das gegen Ende des 19. Jahrhunderts den Sprengstoffmarkt der Welt beherrschte. Dieses und andere Sprengstoffpatente machten NOBEL zu einem der reichsten Männer seiner Zeit.
Gegen Ende seines Lebens erkannte er jedoch, dass seine wichtigsten Erfindungen der Menschheit viel mehr Leid zufügten, als dass sie nützlich waren. Um sein Gewissen zu beruhigen, verfügte er in seinem Testament, dass sein Vermögen zukünftig der Erhaltung des Friedens und der friedlichen Entwicklung der Wissenschaften dienen sollte. So wurde nach seinem Tod die NOBEL-Stiftung gegründet, die im Jahr 1900 zum ersten Mal die begehrten NOBEL-Preise für die Entdeckungen verlieh, die der Menschheit im Jahr zuvor den größten Nutzen gebracht hatten.

Die Verleihung von Nobelpreisen hatte der schwedische Chemiker und Unternehmer ALFRED NOBEL, der von 1833 bis 1896 lebte, 1895 in seinem Testament verfügt. Der Nobelpreis wird seit 1901 jährlich zum Todestag von ALFRED NOBEL am 10. Dezember in den Bereichen Physik, Chemie, Physiologie oder Medizin, Literatur und Frieden verliehen. Seit 1969 erfolgt auch eine Verleihung des Nobelpreises auf dem Gebiet der Wirtschaftswissenschaften. Der Nobelpreis gilt als höchste wissenschaftliche Auszeichnung.

* 11.11.1493 bei Einsiedel      
† 24.09.1541 in Salzburg

Theophrastus Bombastus von Hohenhein, PARACELSUS genannt, wurde am 11. November 1493 bei Einsiedel nahe Zürich geboren. Sein besonderes Interesse galt der Chemie und Medizin. Besonders interessierte ihn neben der Heilung von Krankheiten, deren Ursache. Er war Begründer der Iatrochemie und machte die Chemie zum Bestandteil der Ausbildung von Ärzten und Apothekern. Daneben setzte er sich mit dem Zusammenhang zwischen Stoff und seiner chemischen Wirkung auseinander und nutzte verschiedene chemische Elemente bzw. Verbindungen trotz ihrer Giftigkeit als Medikamente. Damit zeigte er, dass Gifte in geringen Dosen für die Genesung günstig sind. Im Alter von 48 starb PARACELSUS am 24. September 1541 in Salzburg.