Die Reise durch die Atmosphäre

Transkript

1 Die Reise durch die Atmosphäre Zuordnung zum Kompetenzmodell (KM) Aufgabe(n) KM Beschreibung C2.2 Eigenschaften wichtiger Substanzen und Stoffklassen W1 Ich kann Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik beschreiben und benennen. 1 C2.2 Eigenschaften wichtiger Substanzen und Stoffklassen 2a W3 Ich kann Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik in verschiedenen Formen (Grafik, Tabelle, Bild, Diagramm ) darstellen, erklären und adressatengerecht kommunizieren. C4.3 Wiederverwertung und Entsorgung W4 Ich kann Daten und Ergebnisse von Untersuchungen analysieren (ordnen, vergleichen, Abhängigkeiten feststellen) und 2b interpretieren. C2.2 Eigenschaften wichtiger Substanzen und Stoffklassen S1 Ich kann Daten, Fakten und Ergebnisse aus verschiedenen Quellen aus naturwissenschaftlicher Sicht bewerten und Schlüsse daraus ziehen. 3 N2 Sachverhalte und einfache Verbindungen zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik unter Verwendung einzelner Elemente der Fachsprache (inkl. Begriffe, Formeln) und der im Unterricht behandelten Gesetze, Größen und Einheiten beschreiben, untersuchen und bewerten. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. P1.2 Einfache Bewegungen S1 Ich kann Daten, Fakten und Ergebnisse aus verschiedenen Quellen aus naturwissenschaftlicher Sicht bewerten und 4 Schlüsse daraus ziehen. N3 Verbindungen (auch komplexer Art) zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik und naturwissenschaftlichen Erkenntnissen herstellen und naturwissenschaftliche Konzepte nutzen können. Verwendung von komplexer Fachsprache (inkl. Seite 1

2 5 6 7a 7b 7c Modelle); weitgehend selbstständiges Handeln. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. P1.1 Grundlegende physikalische Begriffe und Größen (Zeit, Länge, Masse, Dichte, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kraft, Schwerkraft, Leistung, Energie) E4 Ich kann Daten und Ergebnisse von Untersuchungen analysieren (ordnen, vergleichen, Abhängigkeiten feststellen) und interpretieren. P3.1 Grundlegende physikalische Begriffe und Größen (Temperatur, Druck, Energie, Wärmekapazität) W2 Ich kann aus unterschiedlichen Medien und Quellen fachspezifische Informationen entnehmen. C4.3 Wiederverwertung und Entsorgung W3 Ich kann Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik in verschiedenen Formen (Grafik, Tabelle, Bild, Diagramm ) darstellen, erklären und adressatengerecht kommunizieren. N3 Verbindungen (auch komplexer Art) zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik und naturwissenschaftlichen Erkenntnissen herstellen und naturwissenschaftliche Konzepte nutzen können. Verwendung von komplexer Fachsprache (inkl. Modelle); weitgehend selbstständiges Handeln. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. C1.4 Elementsymbole, Summen-, Struktur- und Gerüstformeln W1 Ich kann Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik beschreiben und benennen. N2 Sachverhalte und einfache Verbindungen zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik unter Verwendung einzelner Elemente der Fachsprache (inkl. Begriffe, Formeln) und der im Unterricht behandelten Gesetze, Größen und Einheiten beschreiben, untersuchen und bewerten. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. C4.4 Chemische Grundkenntnisse in praxisrelevanten Bereichen (Kleidung, Wohnen, Energieversorgung, Verkehr, Technik) S2 Ich kann die Bedeutung, Chancen und Risiken der Anwendungen von naturwissenschaftlichen Erkenntnissen für mich persönlich und für die Gesellschaft erkennen, um verantwortungsbewusst zu handeln. Seite 2

3 8 9 Kein inhaltlicher Deskriptor S1 Ich kann Daten, Fakten und Ergebnisse aus verschiedenen Quellen aus naturwissenschaftlicher Sicht bewerten und Schlüsse daraus ziehen. N3 Verbindungen (auch komplexer Art) zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik und naturwissenschaftlichen Erkenntnissen herstellen und naturwissenschaftliche Konzepte nutzen können. Verwendung von komplexer Fachsprache (inkl. Modelle); weitgehend selbstständiges Handeln. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. C4.3 Wiederverwertung und Entsorgung W3 Ich kann Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik in verschiedenen Formen (Grafik, Tabelle, Bild, Diagramm ) darstellen, erklären und adressatengerecht kommunizieren. Didaktischer Kommentar: Die Schüler sollen den Aufbau der Atmosphäre und ihrer wichtigsten Bestandteile kennenlernen. Das Thema Ozon und seine Aufgaben in der Stratosphäre werden bearbeitet. Fehlvorstellungen in diesem Bereich sollen korrigiert werden. Der Zusammenhang zwischen Dichte und Auftrieb in Gasen wird erarbeitet. Quelle: Einstiegsbild: Excelgraphik zu den Atmosphärenbestandteilen: selber Dichtetabelle der Gase nach: e [ ] Gefahrensymbole: _neu.jpg [ ] Folie Luft: jpg file mit freundlicher Genehmigung des Fonds der chemischen Industrie Deutschlands Homepage von Felix Baumgartner: [ ] Seite 3

4 Die Reise durch die Atmosphäre [ ] Aufgabe 1 Felix Baumgartner, ein Extremsportler, steht in der Früh auf und macht Dehnungsübungen in seinem Garten in den USA und holt dabei tief Luft. Diese saubere Luft, die er einatmet, besteht hauptsächlich aus folgenden 2 Gasen: O O 2 O CO O CO 2 O CH 4 O N 2 O Edelgase Seite 4

5 Aufgabe 2 Anbei siehst du eine Graphik mit der Zusammensetzung der Luft. Zusammensetzung der Luft N 2 O 2 Rest Ar H 2 CO 2 Ne He a) Ziehe die einzelnen Bestandteile der Luft in den richtigen Kreissektor! b) Der in der Graphik gelb markierte Rest besteht aus den weiteren Gasen: Ar, H 2 O, CO 2, Ne, He, Welche zwei dieser Restgase sind für das Leben von Pflanzen, Tieren und Menschen auf der Erde von Bedeutung? Klicke diese an! O Ar O H 2 O O CO 2 O Ne O He Seite 5

6 Aufgabe 3 In welchem Aggregatzustand liegt das Wasser an einem wolkenlosen Schönwettertag in der Luft vor? O Fest O Flüssig O Gasförmig O Es gibt kein Wasser in der Luft. Aufgabe 4 Nach seinen Aufwärmübungen und den Vorbereitungen für den Flug besteigt Felix Baumgartner nun in seinem Druckanzug die Ballonkapsel und steigt mit ihr innerhalb von ca. 3 Stunden in eine Höhe von m auf. Mit welchem Gas kann der Ballon gefüllt sein, damit der Ballon aufsteigen kann? Klicke in der Tabelle alle Gase an, die ein Aufsteigen des Ballons ermöglichen! Gas Dichte [g/m 3 ] Luft 1204 Ammoniak 771,0 Argon 1784 Chlor 3214 Helium 178,0 Kohlendioxid 1250 Kohlenmonoxid 1977 Methan 717,0 Neon 840,0 Ozon 2220 Sauerstoff 1429 Stickstoff 1251 Wasserstoff 89,88 Xenon 5897 Seite 6

7 Aufgabe 5 Mit welchem dieser Gase wird der Ballon tatsächlich gefüllt sein? Klicke an! Gas Dichte [g/m 3 ] Luft 1204 Ammoniak 771,0 Argon 1784 Chlor 3214 Helium 178,0 Kohlendioxid 1250 Kohlenmonoxid 1977 Methan 717,0 Neon 840,0 Ozon 2220 Sauerstoff 1429 Stickstoff 1251 Wasserstoff 89,88 Xenon 5897 Hilfe: Wasserstoff kann zur Füllung des Ballons trotz seiner geringen Dichte nicht verwendet werden, weil er durch alle gängigen Materialien diffundiert. weil er gemeinsam mit Sauerstoff ein explosives Gemenge bildet (Knallgasreaktion). Seite 7

8 Aufgabe 6 Nach einem Aufstieg von 3 Stunden erreicht er seine maximale Höhe von m. Nun öffnet er seine Kapsel und lässt sich fallen. a) Welche Temperatur hat es in seiner Ausstiegshöhe? (Siehe Abbildung) O -100 bis -60 C O -60 bis -30 C O -30 bis0 C O 0bis 30 C O 30bis60 C O 60 bis100 C b) In welcher Sphäre (Luftschicht) verlässt er seine Kapsel? Beantworte dies mit Hilfe der Abbildung! O Troposphäre O Stratosphäre O Mesosphäre O Thermosphäre O Exosphäre c) Ein Teil der Stratosphäre wird als Ozonschicht bezeichnet. In welcher Höhe befindet sich diese Ozonschicht? Die Abbildung hilft dir wieder. O 0-10 km O 20 40km O 60 80km O km Seite 8

9 Aufgabe 7 a) Felix Baumgartner startet seinen weltrekordträchtigen Sturzflug zur Erde. Fliegt er dabei durch das Ozonloch durch? (Mehrfachnennungen möglich) O ja O nein, weil er in der Ozonschicht startet O nein, weil er vorbeifliegt O nein, weil er unterhalb startet O nein, weil das Ozonloch nur über den Polen ist und er in Amerika startet b) Wie lautet die Summenformel von Ozon? O O O O 2 O O 3 O O 4 c) Ist das in der Stratosphäre befindliche Ozon für Felix Baumgartner giftig? O Ja O Nein Begründe deine Entscheidung! Hilfe: Eigenschaften von Ozon: Farbloses bis bläuliches Gas, unangenehm stechend riechendes Gas, KP: -110,5 C bakterientötend, pilztötend, vireninaktivierend durchblutungsfördernd Dichte = 2220g/m 3 giftig (LD 50 = 0,8 mg/kg Maus) Seite 9

10 Aufgabe 8 Was kann Felix Baumgartner bei seinem Fall zur Erdoberfläche erleben? O Er sieht ein Flugzeug vorbeifliegen O Er trifft auf einen Satelliten O Er sieht von der Ferne eine Radiosonde O Er kommt in ein Gewitter O Er trifft auf einen Heißluftballon Aufgabe 9 Felix Baumgartner landet nach ca. 6 Minuten wieder auf der Erde, nimmt seinen Helm ab und holt tief Luft. Welche Zusammensetzung hat die Luft (ohne Luftfeuchtigkeit)? Ordne den Gasen die richtigen Zahlenwerte zu! Luftbestandteil Richtige Lösung Prozentsatz Stickstoff 78 % 0,03% Sauerstoff 21 % 0,97% Kohlendioxid 0,03 % 21% Edelgase 0,97 % 78 % 78 % 0,03 % 21 % 0,97 % Mit seinem Stratosphärenfall wollte Felix Baumgartner vier neue Weltrekorde aufstellen. Das Projekt wird jedoch aus rechtlichen Gründen derzeit nicht weiter verfolgt. ( Seite 10