Der Klimakoffer zum Selbstbauen

Der Klimawandel: Verstehen und Handeln

Übersicht

Vorlagen

Bezugsquelle

Dr. Cecilia Scorza LMU Fakultät Physik

München

David Danin LMU Fakultät Physik

München

Moritz Strähle Asam-Gymnasium

München

Stefan Krühler LMU Fakultät Physik

München

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Motivation

Der Klimawandel ist die größte globale Herausforderung der Menschheit im 21. Jahrhundert.

Ziel des Projektes Klimawandel: Verstehen und Handeln ist es, Möglichkeiten zur Thematisierung und der

Arbeit am Thema in der Schule aufzuzeigen, die wissenschaftlichen Hintergründe und Folgen des Klimawan-

dels für Schülerinnen und Schüler erfahrbar zu machen und zum konkreten Handeln zu motivieren.

Weitere Infos unter: www.klimawandel-schule.de

Mit dem Klimakoffer als Baustein dieses Projektes, können die zugrundeliegenden naturwissenschaftlichen

Zusammenhänge in Form von Schülerexperimenten und anderen schüleraktivierenden Aktivitäten erarbei-

tet werden. Die Themen reichen von Albedo-Effekt und Strahlungsgleichgewicht, über die Absorption von

Wärmestrahlung durch CO2, bis hin zur Versauerung der Meere, dem Anstieg des Meeresspiegels und den

regionalen Auswirkungen des Klimawandels.

„Das Experiment ist der einzige Richter der Wahrheit.“

Mit dieser Anleitung zum selbstständigen Bau des Klimakoffers, soll das Projekt unkompliziert und kosten-

günstig verbreitet werden. Beschreibungen zu den Experimenten finden Sie im Handbuch Klimawandel, aus-

gearbeitete Unterrichtsmodule auf unserer Website.

Wir freuen uns sehr, dass Sie sich für die oben genannten Ziele einsetzen! Bei Unklarheiten können Sie uns

gerne kontaktieren: kontakt@lehrernetzwerk-klimawandel.de

Inhalt des Klimakoffers

Im Folgenden sind die Inhalte des Klimakoffers und die benötigten Vorlagen, geordnet nach Aktivitäten,

dargestellt. Die zugehörigen Experimentieranleitungen finden Sie im Handbuch zum Projekt. Eine Tabelle

mit den Materialien, Bezugsquellen und Preise finden Sie am Ende dieses Dokumentes.

Rahmen mit Strahler

Ein Holzrahmen (2 Mal 30cmx10cm, 2 Mal 39cmx10cm, Stärke jeweils 1,5 cm) und einen Strahler (siehe

unten Tabelle) bilden die Strahlungsquelle für die Durchführung verschiedener Experimente. Der Strahler

kann alternativ an einem Stativ befestigt werden (Bild unten rechts).

Richard Feynman

Credits: Hohmann, Scorza

Aktivität 1 - Die Erde im Sonnensystem

Materialien:

Hintergrundbild mit Sonnenumriss

Planetenmodelle aus Holz (Gesteinsplaneten)

Laminierte Gasplaneten, einzeln ausgeschnitten.

Lebenszone (blaue Transparentfolie)

Maßband

Vorbereitung:

Vorlage für die Gasriesen sowie der Sonnenhintergrund (maßstabsgerecht zu den Holzplaneten) zum Aus-

drucken und Laminieren.

Muster zur Bemalung der Holzplaneten (Merkur, Venus, Erde, Mars und Super Erde):

Credits: NASA

Saturn (Credits: NASA)

Uranus (Credits: NASA)

Neptun (Credits: NASA)

Jupiter (Credits: NASA)

Aktivität 2 - Die Erde wird bestrahlt

Teil 1: Warum wird die Erde nicht immer heißer,

obwohl sie ständig von der Sonne bestrahlt wird?

Materialien:

Strahler

Kleine Erdkugel aus Holz

1 Digitalthermometer

Stoppuhr

Vorbereitung:

Erdkugel aus Holz ggfs. nach Vorlage (s. Aktivität 1) bemalen.

Statt einer Bohrung mit dem Durchmesser des Thermometers kann auch ein Stativ verwendet werden.

Teil 2: Welche Rolle spielen die Eisflächen für die Temperatur der Erde?

Materialien:

Strahler

2 Papierkörper (bedruckt als Gesteins- bzw. Eisfläche)

2 Digitalthermometer

Stoppuhr

Vorbereitung:

Papierkörper ausschneiden, falten und so zusammenkleben, dass jeweils noch das Thermometer einge-

steckt werden kann.

Aktivität 3 - Die Erde, ein strahlender Planet

Teil 1: Können wir die Wärmestrahlung der Erde sichtbar machen?

Materialien:

Wärmebildkamera

Teil2: Welche Materialien sind durchlässig für sichtbares Licht, welche für die Infrarotstrahlung?

Materialien:

Wärmebildkamera

Schwarze Mülltüte, Papier, luftgefüllter Ballon, wassergefüllter Ballon

Petrischale aus Glas

Statt oder zusätzlich zu den angegebenen, kann auch mit vielen weiteren Ma-

terialien experimentiert werden.

Aktivität 4 - Stellschraube für die Erdtemperatur

Materialien:

Pfeile und Beschriftungen zum Auslegen

DIN A3 Blatt: Erde mit und ohne Atmosphäre

Vorbereitung:

Pfeile und Beschriftungen ausschneiden, Hintergrund beidseitig

ausdrucken; ggfs. laminieren.

Ohne Treibhauseffekt

Mit Treibhauseffekt

Aktivität 5 - Die Wirkung von Treibhausgasen

Teil 1: Kann CO2 die unsichtbare Infrarotstrahlung „abfangen“?

Materialien:

Keramik-Infrarotstrahler

Dose, Stopfen, Frischhaltefolie und Gummis

Holzklotz zum Stecken und Haltegummis

Digitalthermometer

Erlenmeyerkolben mit Stopfen und Schlauch

Natron, Zitronensäure und Wasser

Vorbereitung:

Löcher in die Konservendose entsprechend dem Schlauchdurchmesser (+

Dicke der Durchführungstüllen) bohren. Mit Durchführungstüllen die

scharfen Bohrkanten abdecken.

Alternativ zum Original-Aufbau im Klimakoffer kann die Dose mit einem Stativ befestigt werden. Hierbei ist

zu beachten, dass das Experiment sehr sensibel auf den Abstand Dose-Wärmestrahler reagiert, sodass die-

ser konstant gehalten werden muss.

Teil 2: Warum erwärmen Treibhausgase in der Atmosphäre den Erdboden?

Materialien:

Keramik-Infrarotstrahler

Glas-Petrischale

Holzklammer

Wärmebildkamera

Aktivität 6 - Der Anstieg des Meeresspiegels

Materialien:

Strahler

Zwei 150ml Bechergläser

Eiswürfel Pinguin und Eisbär

Zwei flache Kieselsteine

wasserlöslicher Filzstift

Erlenmeyerkolben

Gummistopfen mit Glasrohr

Kommentar:

Die in der Liste der Bezugsquellen aufgeführten Eiswürfel haben den Vorteil, dass die Basis ein großes Volu-

men, verglichen mit den darauf stehenden Tierchen, hat. Somit wird der Effekt, dass sich ein Teil des Eises

über der Wasseroberfläche befindet, deutlicher.

Modellversuch zum Treibhauseffekt

Absorption Modellatmosphäre Rückstrahlung Modellatmosphäre

Experimente zum Anstieg des Meeresspiegels

Aktivität 7 - Die Klimazonen und der Klimawandel

Materialien:

Strahler

Solarzelle mit Lüfter

Evtl. Erdglobus zur Veranschaulichung

Vorbereitung:

PC-Lüfter durch Löten mit der Solarzelle verbinden.

Aktivität 8 - Die Ozeane als Klimapuffer

Materialien:

Luftballon, gefüllt mit Wasser

Kerze und Streichholz

Aktivität 9 - Die Versauerung der Ozeane

Materialien:

Zwei 50 ml Bechergläser

Universalindikator mit pH-Wert-Tafel

Zitronensäure, Natron und Wasser

Erlenmeyerkolben mit Gummistopfen und Schlauch

Vorbereitung:

Zum Universalindikator passende pH-Wert-Tafel ausdrucken.

Aktivität 10 - Folgen der Erwärmung der Ozeane

Materialien:

Ca. 30 ml der sauren Lösung aus dem zweiten

Becherglas aus dem vorherigen Versuch

Zwei 25 ml Bechergläser

Teelicht und Streichhölzer

pH-Wert-Tafel

Aktivität 11 - Kipppunkte: Wenn das Klima kippt…

Materialien:

verbundene Holzschienen

Holzrahmen oder Stativ

Tischtennisball

Laufgewicht 50g

Tütchen

12 Muttern (M6)

Kommentar:

Die für dieses Experiment benötigten Holzschienen sind aktuell nur

als Teil des Klimakoffers erhältlich.

Aktivität 12 - Kipppunkte: Achillesferse im Klimasystem

Materialien:

Jeweils 14 Kärtchen: Abbildungen (A) und Erläuterungen (B) zu

den Kipppunkten

Vorbereitung:

Kärtchen ausdrucken, ausschneiden und ggfs. laminieren.

Bezugsquellen

Die hier aufgeführten Quellen stellen eine Möglichkeit zur Beschaffung der Materialien dar. Natürlich erhal-

ten wir hier keinerlei Provision!

Menge Beschreibung Bezugsquelle Preis

Aufbewahrung

1 Holzkoffer

Herstellung durch Firma KHG in

Österreich Österreich. Alterna-

tiv z.B. Alukoffer Bauhaus

1 z.B. Karton-Box Aufbewahrung Beutel

und andere Kleinteile

12 Aufbewahrungsbeutel Aufbewahrung der Klein-

teile

z.B. Zip-Lock-Beutel aus dem

Drogeriemarkt

Stativ und Strahlungsquelle

1 Halogenstrahler 120 W Obi 14,99 €

4 Holzbretter für den Rah-

men Alternativ: Stativmaterial Baumarkt

Aktivität 1: Die Erde im Sonnensystem

1 Hintergrundbild mit

Sone s. Vorlage oben

1 Holzkugel 4 mm Merkur Holzlädle 2,00 €

2 Holzkugl 10 mm Erde und Venus Holzlädle 4,10 €

1 Holzkugel 6 mm Mars Holzlädle 2,10 €

4 Ausgedruckte und laminierte Gasplaneten s. Vorlage oben

1 blaue Lebenszone Schreibwarenladen

1 Maßband Baumarkt

Aktivität 2: Die Erde wird bestrahlt

2 Digitalthermometer z.B. Bratenthermometer

Bleigussformen-Shop,

Conrad

8,20 €

9,99 €

1 Strahler s. oben

1 Holzkugel 10mm

mit Bohrung für Thermo-

meter s. oben

2

Papierkörper Eis und

Gestein s. Vorlage

Aktivität 3: Die Erde, ein strahlender Planet

1 Wärmebildkamera Conrad 229,75 €

1

Stück schwarze Plastik-

tüte Supermarkt 1 Stück Frischhaltefolie Supermarkt

2 Ballons Supermarkt

1 Keramik-Infrarotstrahler z.B. Amazon

1 Petrischale Phywe

Aktivität 4: Stellschraube für die Erdtemperatur

1 Set

Pfeile zum Auslegen und

Beschriftungen s. oben

1

DINA3 Blatt beidseiteig

bedruckt

Erde mit und ohne

Atmsphäre s. oben

Aktivität 5: Die Wirkung von Treibhausgasen

1 Konservendose 99/119 Flaschenbauer 0,99 €

1 Keramik-Infrarotstrahler 50W Amazon 9,99 €

1 Schutzkorb mit Fassung

als Schutz vor Verbren-

nung Ebay 20,61 €

2 Durchführungstüllen

Zum Schutz bei scharf-

kantiger Bohrung in der

Dose Baumarkt

2

Gummistopfen passend

zu den Durchführungs-

tüllen

2 Stück Frischhaltefolie

2 Gummis

zur Befestigung der

Frischhaltefolie

1 Digitalthermometer s. oben 1 Kolben Phywe 2,08 €

1 Gummistopfen Passend zum Kolben Phywe 1,13 €

1 Schlauch ca. 30cm

als Meterstück zum

Zerteilen Phywe 1,90 €

1

Zitronensäure und Nat-

ron Supermarkt

1 Glas-Petrischale s. oben

1 Reagenzglashalter Phywe 0,50 €

1 Wärmebildkamera s. oben

Aktivität 6: Der Anstieg des Meeresspiegels

1 Strahler 1 Erlenmeyerkolben e. oben

1 Gummistopfen mit Loch für das Steigrohr s. oben

1 Glasröhrchen als Steigrohr Phywe 1,20 €

2 Becherglas 150ml Phywe 1,55 €

1 Eiswürfel Pinguin/Eisbär Ebay 7,80 €

1 Wasserlöslicher Filzstift Schreibwaren

2

flache Steine Durchmes-

ser ca. 5cm

Aktivität 7: Die Klimazonen und der Klimawandel

1 Solarzelle

an den Lüfter ange-

schlossen Betzold 9,95 €

1 Strahler Siehe oben

1 Lüfter

Henri

Conrad

5,95 €

2,89 €

Aktivität 8: Die Ozeane als Klimapuffer

1 Luftballon Supermarkt

1

Teelichter und Feuer-

zeug Supermarkt Aktivität 9: Versauerung der Ozeane

1

Kolben mit

Gummistopfen und

Schlauch s. oben 2 Becherglas 50ml saure Lösung erstellen Phywe 1,05 €

1 Universal PH Indikator 100 ml (ergiebig!) Winlab 18,21 €

1 pH-Wert Tafel

1 Zitronensäure, Natron Supermarkt

Aktivität 10: Folgen der Erwärmung der Ozeane

1 pH-Wert Tafel

2 Becherglas 25ml

saure Lösung aufteilen,

zum Vergleich Phywe 1,55 €

1 Teelicht, Feuerzeug

1 Reagenzglashalter

zum Halten des Becher-

glases über die Flamme s. Aktivität 5 0,50 €

Aktivität 11: Kipppunkte: Wenn das Klima kippt...

1 Paar Holzschienen nur im Klimakoffer enthalten

4 Schrauben mit Muttern

zum Verschrauben der

Schienen

12 Muttern M6 als Massestücke

1 Mutter M18 als Laufgewicht

1 Stück Draht Aufhängung Laufgewicht

1 kleine Tüte

1 Rahmen (mit Loch)

1 Metallstange

1 Tischtennis-Ball

Aktivität 12: Kipppunkte: Achillesferse im Klimasystem

26

Jeweils 13 Kärtchen zu

Kipppunkten und Erläu-

terungen s. Vorlage oben