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

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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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Erkenntnis

Handlungsabsicht

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ZeitZeit

MaterialMaterial

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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:

ww

w.k

limafi

t.at

– 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

ww

w.p

ixab

ay.c

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w.p

ixab

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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!

ww

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.