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StufeStufe
ZeitZeit
MaterialMaterial
Lehrplan 21
Angaben
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© 2015 pusch.ch/schule Klimawandel | Was ist der Treibhauseffekt?
KurzbeschriebAnhand eines Experiments erfahren die SuS, wie der Treibhauseffekt funktioniert, und festigen das Erlernte mit einem Arbeitsblatt.
Unterrichtsverlauf
Einführung – Die SuS informieren sich mittels eines kurzen Textes über den Treibhauseffekt und
vervollständigen eine Zeichnung mit den wichtigsten Begriffen (Arbeitsblatt AB1a).
– Um den Treibhauseffekt besser verstehen zu können, führen die SuS ein Experi-ment durch. Dazu bilden sie 3er-Gruppen und lesen die Anleitung auf dem Arbeits-blatt AB1a durch.
– Nach dem Durchlesen holt sich jede Gruppe das aufgeführte Material für das Experiment.
Erarbeitung – Die SuS führen in den Gruppen das Experiment durch, schreiben in der Tabelle
auf dem Arbeitsblatt AB1b die gemessenen Temperaturen auf und beantworten unterdessen die Fragen 1 bis 4 (AB1c).
– Anschliessend beschäftigen sich die SuS eigenständig mit Frage 5 auf AB1d.
– Die Lösungen (L1a–b) zu den Fragen 1 bis 5 werden im Plenum besprochen.
Abschluss – Im Plenum werden mögliche Massnahmen gesammelt, welche zu einer Reduktion
der Treibhausgasemissionen führen könnten (siehe Lösungsblatt L2).
– Die SuS füllen das Merkblatt AB2 aus.
Lehrerkommentar
Was ist der Treibhauseffekt?
StufeMittelstufe(Oberstufe)
Zeit1–2 Lektionen
MaterialAB1 Was ist der Treib-
hauseffekt?AB2 Das will ich tunL1 Lösungen zu AB1L2 Lösungen zu AB2StyroporhalbkugelGlas-oder PlastikschüsselDigitalthermometerAussenfensterthermo-
meterLampe mit Glühbirne
oder Halogenlampe (keine LED- oder Sparlampe)
Stoppuhr
Lehrplan 21NT 9.3b:SuS können zum Einfluss des Menschen auf Ökosysteme verschie-dene Perspektiven einnehmen und prüfen, welche langfristigen Folgen zu erwarten sind.
RZG 1.2c:SuS können sich über den Klimawandel infor-mieren, Ursachen erläu-tern und Auswirkungen des Klimawandels auf verschiedene Regionen der Welt, insbesondere die Schweiz, einschätzen.
Klimawandel
© 2015 pusch.ch/schule
Legenden
Information
Arbeitsanweisung
Austauschen
Überlegen
Erkenntnis
Handlungsabsicht
Klimawandel | Was ist der Treibhauseffekt?
HintergrundinformationenIn Form von Photonen erreicht energiereiche, elektromagnetische Strahlung, welche von der Sonne emittiert wird, die Erdoberfläche. Die am häufigsten vorkommende Wellenlänge dieser Photonen liegt bei ca. 500 Nanometern (nm), die Wellenlänge von grünem, sichtbarem Licht. In diesem Spektralbereich hat die Atmosphäre eine sehr geringe Absorptionskapazität, das heisst, dass die energiereichen Photonen ungehindert die Erdoberfläche erreichen können. Ein gewisser Teil dieser Energie wird als Infrarotstrahlung wieder ins All zurückgestrahlt. Die Wellenlänge liegt allerdings bei 10'000 nm (Infrarotstrahlung hat weniger Energie und deshalb eine grössere Wellenlänge als elektromagnetische Strahlung). Bestimmte Gase der Atmosphäre sind für die Infrarotrückstrahlung undurchlässig und absorbieren diese sogar teilweise. So entsteht atmosphärische Gegenstrahlung, und die Erdoberfläche wird auf eine Durchschnittstemperatur von etwa 15° C aufgewärmt und damit erst bewohnbar. Ohne Atmosphäre mit Treibhausgasen würde die Oberflächentempe-ratur unseres Planeten ausschliesslich durch den Ausgleich zwischen eingestrahlter Sonnenenergie und der vom Boden abgestrahlten Wärmestrahlung festgelegt. Durchschnittlich müsste die Erde mit einer Temperatur von minus 18 °C auskommen.
TreibhausgaseDie Verbindungen, die in der Atmosphäre einen entscheidenden Einfluss auf die Klimageschichte unseres Planeten hatten und weiterhin haben, werden als Treib-hausgase bezeichnet. Der grösste Teil des Treibhauseffekts wird durch Wasserdampf verursacht (ca. 36 bis 70 %). Die natürlichen Schwankungen hängen mit der Tempera-tur zusammen, da die Wasserdampfkonzentration bei höherer Temperatur ebenfalls ansteigt. Kohlenstoffdioxid (CO2) trägt ca. 9 bis 26 %, Methangas 4 bis 9 % und Ozon ca. 3 bis 7 % bei. Die prozentualen Angaben können sehr stark varieren, je nach Breitengrad und Temperatur.
Der Mensch und der TreibhauseffektDurch die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Kohle, Öl oder Gas in der Industrie, in Heizungen und im Flug- und Strassenverkehr wurden im 2011 weltweit 34.7 Mrd. t CO2 freigesetzt. Mitzuberücksichtigen sind noch weitere 3.3 Mrd. t aus der Brandro-dung von Wäldern – welche in der Folge als CO2-Speicher fehlen. Auch wenn knapp die Hälfte dieser Emissionen von natürlichen Kohlenstoffsenken wie den Weltmeeren wieder aufgenommen werden, sind es beträchtliche Treibhausgasmengen, die der Mensch Jahr für Jahr in die Atmosphäre entweichen lässt.
Durch den Einsatz von mineralischem Stickstoffdünger in der Landwirtschaft entsteht im Boden beim Abbaupro-zess Distickstoff-monoxid (N2O), auch Lachgas genannt. Die Treibhausgas-wirksamkeit von Lachgas ist 298-mal so gross wie
Schematische Darstellung des Treibhauseffekts.
Chris
toph
S, C
C
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Information
Arbeitsanweisung
Austauschen
Überlegen
Erkenntnis
Handlungsabsicht
StufeStufe
ZeitZeit
MaterialMaterial
Lehrplan 21
Angaben
Thema mit Icon
Klimawandel | Was ist der Treibhauseffekt?
die von CO2. Methangas (CH4) ist ein zweites von der Landwirtschaft freigesetztes Treibhausgas, welches durch die Massentierhaltung (Verdauung von Wiederkäuern) produziert wird.
Schliesslich gibt es auch Gase, die gezielt als Treibgas, Kälte- oder Feuerlöschmittel produziert und in die Atmosphäre abgegeben werden. Fluorkohlenwasserstoff- und Fluorchlorkohlenwasserstoffverbindungen (FCKWs) sind nicht nur für die Zerstörung der Ozonschicht verwantwortlich. Einige Stoffe können bis zu 14'800-mal treibhaus-wirksamer sein als CO2.
Gestützt auf akkurate wissenschaftliche Berichte schätzte der Weltklimarat (IPCC) im 2013, dass die globale Erwärmung in den letzten 50 Jahren mit über 95% Wahr-scheinlichkeit hauptsächlich auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen ist.
Weiterführende Informationen
QuellenMax-Planck-Institut für Meteorologie: http://www.mpimet.mpg.de/kommunikation/fragen-zu-klima/wie-funktioniert-der-treibhauseffekt.html
Bundesamt für Umwelt (BAFU) – Thema Klima: http://www.bafu.admin.ch/klima/index.html?lang=de
Ökosystem Erde: http://www.oekosystem-erde.de/html/treibhausgase.html
Modellversuch zum Treibhauseffekt: http://www.chf.de/eduthek/treibhauseffekt.html
AB1a I Klimawandel I Was ist der Treibhauseffekt?
Arbeitsblatt
Was ist der Treibhauseffekt?
Die Erde ist von einer Gashülle umgeben (Atmosphäre), welche unter anderem aus sogenannten Treibhausgasen wie Kohlendioxid (CO2) oder Methan (CH4) besteht. Diese Hülle lässt die Sonnenstrahlen durch. Auf der Erdoberfläche werden die Lichtstrahlen in
Wärmestrahlen umgewandelt. Ein Teil dieser Wärme entweicht von der Erde durch die Gashülle wieder zurück ins All. Die restlichen Wärmestrahlen werden von den Gasen zurückgehalten und kehren zurück auf die Erdoberfläche. So wird es auf der Erde wärmer. Diese Hülle funktioniert ähnlich wie ein Treibhaus, wo Pflanzen gezüchtet werden, die hohe Temperaturen benötigen. Daher kommt auch der Name «Treibhauseffekt». Dieser Effekt ist sehr wichtig, weil es sonst auf der Erde viel zu kalt wäre, um auf ihr zu leben.
Ergänzt mithilfe des Textes das Bild «der natürliche Treibhauseffekt», indem ihr die vier fehlenden Wörter in die Lücken schreibt.
Atmosphäre – Treibhausgase – Licht – Wärme
Um den Treibhauseffekt gut zu verstehen, kann ein kleines Experiment hilfreich sein.
Lest die Anleitung, bildet 3er-Gruppen und führt den Versuch durch. Beantwortet danach die Fragen.
Bereitet folgendes Material vor:
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w.k
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– Schüssel aus Glas oder durch-sichtigem Plastik
– Stoppuhr
– Halbkugel (z. B. aus Styropor) – Digitalthermometer – Aussenfensterthermometer – Lampe
AB1b I Klimawandel I Was ist der Treibhauseffekt?
1. Legt die Schüssel über die Halbkugel.2. Legt die zwei Thermometer so hin, dass ihr sowohl die Temperatur im Innern der Schüssel als
auch ausserhalb ablesen könnt. 3. Verteilt nun die verschiedenen Aufgaben in der Gruppe. Bestimmt jemanden, der
– die Stoppuhr überwacht; – die Lampe auf die Schüssel ausrichtet; – die Temperaturmessungen niederschreibt.
4. Schaut euch die Tabelle an. Dort steht in der ersten Spalte, nach wie vielen Minuten ihr jeweils die Temperatur ablesen müsst. Verwendet dazu die Stoppuhr. In der zweiten und dritten Spalte notiert ihr jeweils die Temperatur innerhalb und ausserhalb der Schüssel.
Zeit: nach ... Temperatur innen Temperatur aussen
0 Min ... °C ... °C
1 Min ... °C ... °C
3 Min ... °C ... °C
5 Min ... °C ... °C
7 Min ... °C ... °C
10 Min ... °C ... °C
5. Löst während der Temperaturmessung die Fragen 1–4 gemeinsam, ohne dabei die Zeit aus dem Auge zu verlieren! Es kann los gehen!
AB1c I Klimawandel I Was ist der Treibhauseffekt?
Frage 1: Welche Teile des Experiments stellen was dar?
Halbkugel: Lampe:
Schüssel:
Frage 2: Um wie viel Grad verändern sich die Innen- und Aussentemperaturen während des Expe-riments?
Temperaturunterschied aussen = (Temperatur aussen nach 10 Min minus Temperatur aussen nach 0 Min)
Temperaturunterschied innen = (Temperatur innen nach 10 Min minus Temperatur innen nach 0 Min)
Frage 3: Wie würde sich die Temperatur auf der Erde verändern, wenn es keine Gashülle (Atmosphäre) gäbe?
Frage 4: Wir verstärken den Treibhauseffekt, indem wir durch verschiedene Tätigkeiten Treibhaus-gase produzieren und in der Atmosphäre freisetzen. Welches Bild gehört zu welcher Aussage?
Kühe und andere Wieder-käuer produzieren beim
Verdauen Methan, ein sehr starkes Treibhausgas.
Für die Gewinnung von Ener-gie werden vor allem in der Industrie sogennante fossile Energieträger wie Kohle oder
Erdöl verbrannt. Dadurch entstehen Treibhausgase.
Durch den Verkehr gelangen grosse Mengen CO2 in die
Atmosphäre.
Durch das Abholzen von Wäldern wird sehr viel CO2
freigesetzt.
A
B
CD
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AB1d I Klimawandel I Was ist der Treibhauseffekt?
Frage 5: Wir sind also mitverantwortlich für die Verstärkung des Treibhauseffekts auf der Erde, und ihr habt vier mögliche Gründe kennengelernt. Zeichnet diese in das Bild ein!
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w.k
limafi
t.at
AB2 I Klimawandel I Was ist der Treibhauseffekt?
So setze ich weniger Treibhausgase frei ...
Der Treibhauseffekt ist ...
Arbeitsblatt
Merkblatt: Was ist der Treibhauseffekt?
L1a I Klimawandel I Was ist der Treibhauseffekt?
Lösungen
Was ist der Treibhauseffekt?
Frage 1: Welche Teile des Experiments stellen was dar?
Halbkugel: ERDE Lampe: SONNE
Schüssel: GASHÜLLE DER ERDE
Frage 3: Wie würde sich die Temperatur auf der Erde verändern, wenn es keine Gashülle (Atmo-sphäre) gäbe?
Auf der Erde wäre es viel kälter. Ohne den natürlichen Treibhauseffekt wäre es auf der Erde durchschnittlich minus 18 °C kalt.
Wärme
LichtTreibhausgase
Atmosphäre
L1b I Klimawandel I Was ist der Treibhauseffekt?
Frage 4: Wir verstärken den Treibhauseffekt, indem wir durch verschiedene Tätigkeiten Treibhaus-gase produzieren und in der Atmosphäre freisetzen. Welches Bild gehört zu welcher Aussage?
Frage 5: Wir sind also mitverantwortlich für die Verstärkung des Treibhauseffekts auf der Erde, und ihr habt vier mögliche Gründe kennengelernt. Zeichnet diese in das Bild ein!
Kühe und andere Wieder-käuer produzieren beim
Verdauen Methan, ein sehr starkes Treibhausgas.
Für die Gewinnung von Ener-gie werden vor allem in der Industrie sogennante fossile Energieträger wie Kohle oder
Erdöl verbrannt. Dadurch entstehen Treibhausgase.
Durch den Verkehr gelangen ebenfalls grosse Mengen CO2
in die Atmosphäre.
Durch das Abholzen von Wäldern wird sehr viel CO2
freigesetzt.
A
B
CD
B
C
A
D
AbholzungWiederkäuer
VerkehrIndustrie
L2 I Klimawandel I Was ist der Treibhauseffekt?
Mögliche Massnahmen, um weniger Treibhausgase freizusetzen (Lösung AB2)
Um weniger Treibhausgase freizusetzen, müsstest du im Alltag weniger Energie verbrauchen. Hier einige Tipps:
– Beim Verlassen eines Raumes das Licht löschen. – Möglichst das Tageslicht nutzen, anstatt Lampen anzuknipsen. – Elektrische Geräte nicht unnötig laufen lassen, sondern ganz ausschalten (kein Standby). – Ladegeräte nach Gebrauch nicht stecken lassen, sondern immer ausstecken. – Zügig Duschen und Wasser beim Einseifen ausschalten. – Sämtliche Glühbirnen durch LED-Lampen ersetzen. Diese brennen deutlich länger und sparen bis zu 80% Strom.
– Räume nicht überheizen. Im Winter ruhig mal einen Pulli und Hausschuhe anziehen. – Heizkörper müssen freistehen. Darauf achten, dass sie nicht von Vorhängen oder Möbeln verdeckt werden.
– Kurz mit Durchzug lüften (Stosslüften). Das Fenster nicht während des ganzen Tages gekippt lassen.
– Beim Kochen den Deckel auf den Topf. – Reisen im Auto und Flugzeug verzichten und das Velo oder den öffentliche Verkehrsmittel vorziehen.
– Beim Kauf von elektrischen Geräten auf die Energieklasse achten (Geräte der Energieklasse A vorziehen).
– Weniger Fleisch und Milchprodukte essen, das reduziert die Tierhaltung. – Keine Nahrungsmittel wegschmeissen, das spart Herstellungsenergie und reduziert die Tier-haltung.
– Geräte und Kleider möglichst lange nutzen, das spart Herstellungsenergie. – Papier, Aluminium, Glas, PET und andere Wertstoffe ins Recycling geben, das spart Herstel-lungsenergie.
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