6-10 KLIMA LUFTBESTANDTEILE SACH INFORMATION HAUPTSCHICHTEN IN DER ATMOSPHÄRE:

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1 SACH INFORMATION Die Erde ist von einer Atmosphäre umgeben, die aus verschiedenen Gasen besteht. Die Erdanziehungskraft verhindert, dass die Gase in das Weltall entweichen. Jene Schicht, die Luft zum Atmen enthält, ist nur etwa 10 km dick, das ist im Vergleich zur riesigen Masse der Erde mit km Durchmesser etwa soviel wie eine Tauschicht auf einem Apfel.Von dieser Warte aus betrachtet, ist die Erdatmosphäre also extrem dünnwandig und verletzlich. Die Luft besteht zu 78% aus Stickstoff und zu 21% aus Sauerstoff. Der Rest setzt sich aus verschiedenen Gasen zusammen, wobei das Kohlendioxid (CO 2 ) nur einen relativ kleinen Anteil einnimmt. Das Kohlendioxid ist allerdings für das Leben auf der Erde von großer Bedeutung.Tiere und Menschen atmen Sauerstoff ein und verbrennen ihn zusammen mit Zucker in ihren Muskeln, dabei entsteht Kohlendioxid. Die Pflanzen benötigen das CO 2 für ihre Stoffwechselvorgänge, sie produzieren daraus mit Hilfe von Lichtenergie wieder Sauerstoff und Stärke. Der Kreislauf beginnt von Neuem. HAUPTSCHICHTEN IN DER ATMOSPHÄRE: Troposphäre: Sie ist die unterste Schicht, deren Dicke zwischen 17 km in den Äquatorregionen und 7-8 km in den Polarregionen schwankt. In der Troposphäre konzentrieren sich 80% der atmosphärischen Masse, die unseren Planeten umgibt. Die beiden wichtigsten Bestandteile sind Stickstoff (78%) und Sauerstoff (21%). In der Troposphäre spielen sich die Wettervorgänge ab, es findet eine ständige Durchmischung der Luftmassen statt. Kohlendioxid und vor allem Wasserdampf absorbieren etwa ein Fünftel der Sonnenstrahlung. Gasmoleküle, feste Partikel und Wassertröpfchen wandeln einen Teil der Sonnenstrahlung in diffuse Strahlung um (Himmelslicht). Für die blaue Farbe des Himmels sorgen die Luftmoleküle, indem sie die kurzwelligen Strahlen (sichtbarer blauer Teil des Spektrums) zerstreuen. Die Durchschnittstemperatur in der Troposphäre nimmt mit steigender Höhe um etwa 6 C je Kilometer ab und erreicht über dem Äquator 80 C, über den Polen im Sommer 50 C und im Winter 80 C. Diese obere Grenzschicht der Troposphäre, über der die Temperatur nicht mehr kontinuierlich abnimmt, wird Tropopause genannt. Stratosphäre: Sie liegt über der Troposphäre und reicht bis in eine durch- Die durch Raubbau gefährdeten Regenwälder sind als grüne Lunge der Erde von eminenter Bedeutung für das Gleichgewicht in der Erdatmosphäre. INFO SERVICE: Viele Informationen zur Luftgüte in Niederösterreich finden Sie auf der Klima CD-ROM Luft & Klima in Niederösterreich 2001/2002, siehe Veränderung Service. Die Erde ist in unserem Sonnensystem einzigartig, denn sie ist von einer Atmosphäre umgeben, die Leben überhaupt erst ermöglicht. ÖKO LOG NIEDERÖSTERREICH 3.1

2 SACH INFORMATION schnittliche Höhe von 50 km. Ihre Temperatur bleibt über den gemäßigten Breiten konstant (etwa 55 C), nur im oberen Teil der Stratosphäre, der Stratopause, steigt sie allmählich bis auf etwa 0 C an. Der Grund ist die ZUSAMMENFASSUNG: Luft besteht zu 78% aus Stickstoff, zu 21% aus Sauerstoff sowie aus verschiedenen Edelgasen und Kohlendioxid. Pflanzen benötigen CO 2 für die Photosynthese und setzen dabei wiederum Sauerstoff in die Atmosphäre frei. In der Atmosphäre unterscheidet man folgende Schichten: Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre und Thermosphäre. In der Troposphäre spielt sich das gesamte Wettergeschehen ab. Die blaue Farbe des Himmels entsteht durch Luftmoleküle, die die kurzwelligen Strahlen zerstreuen. INFO SERVICE: Hintergrundinformationen und didaktische Anregungen finden Sie auch im Ordner Klima, Kapitel Veränderung - Ozon. Ozonschicht, die einen Teil der UV-Strahlung der Sonne in thermische Energie umwandelt. Mesosphäre: Eine Schicht von etwa 35 km Dicke, in der die Temperatur rasch abnimmt, bis sie an deren Obergrenze, der Mesopause, etwa 90 C erreicht. Thermosphäre: Das oberste Stockwerk der Erdatmosphäre reicht von km bis etwa km Höhe. An der Obergrenze herrschen Temperaturen bis etwa 1000 C. In der Troposphäre - der untersten Schicht der Atmosphäre spielen sich die Wettervorgänge ab. Es findet eine ständige Durchmischung der Luftmassen statt. INFO SERVICE: Im Rahmen der Kindermeilenkampagne von Klimabündnis NÖ werden Grüne Meilen gesammelt, um zu zeigen, dass unsere Umwelt wichtig ist. Informationen finden Sie im Klima - Service. 3.1 ÖKO LOG NIEDERÖSTERREICH

3 DIDAKTISCHE UMSETZUNG Gase kann man in den meisten Fällen weder sehen noch spüren. Und obwohl sie zudem auch noch oft geruchlos sind, sind sie für das Leben auf dieser Erde unerlässlich. Doch wie andere Stoffe auch bestehen, Gase aus Molekülen und Atomen. Diese sind jedoch weit voneinander entfernt und bewegen sich mit großer Geschwindigkeit. Kühlt man ein Gas stark ab, verlangsamt sich die Geschwindigkeit und das Gas kondensiert. Prominentes Beispiel ist der Wasserdampf.Viele Gase kondensieren allerdings bei sehr niedrigen Temperaturen, Sauerstoff beispielsweise bei -183 C. LERNZIELE: Anhand verschiedener Experimente lernen die SchülerInnen Eigenschaften der Luft kennen. Die unterschiedlichen Bestandteile der Luft sowie der Aufbau der Atmosphäre werden besprochen. Um Sauerstoff in der Luft nachzuweisen, leert man zuallererst Wasser in eine flache Glasschüssel. SAUERSTOFF IN LUFT NACHWEISEN INFORMATION: Die Luft der Atmosphäre besteht zu 21% aus Sauerstoff. Der Sauerstoffanteil wird zum Atmen und für Verbrennungsvorgänge gebraucht. Der folgende Versuch zeigt, was geschieht, wenn Sauerstoff verbrannt wird. Die Lebensmittelfarbe muss gut mit dem Wasser vermischt werden. ORT: Klassenzimmer. ZEITAUFWAND: 10 Minuten. MATERIALIEN: flache Glasschüssel, Nussschale, Geburtstagskerze, Lebensmittelfarbe, Wasserglas, Wasser. KOSTEN: keine. UMSETZUNG: Aus der Kerze und der Nussschale wird ein kleines Schiffchen gebastelt. Dazu wird die Kerze in den Boden der Nussschalen-hälfte mit Wachs festgeklebt. Je kürzer die Kerze, desto einfacher das Experiment, da das Schiffchen nicht so leicht kentert. In eine kleine Schüssel Wasser bis 1 cm unter den Rand füllen, das Schiffchen hineinsetzen. Nun die Kerze anzünden Sobald das Glas über die Kerze gestülpt wird, erlischt diese und der Wasserspiegel im Glas steigt deutlich höher an als in der Schüssel. ÖKO LOG NIEDERÖSTERREICH 3.1

4 DIDAKTISCHE UMSETZUNG und warten, bis die Nussschale ganz ruhig schwimmt. Ein hohes Trinkglas mit der Öffnung nach unten darüber stülpen. Die Kerze erlischt, der Wasserspiegel im Glas steigt deutlich höher als in der Schüssel. Die Kerze hat den Sauerstoff in der Luft verbrannt, das Wasser nimmt den Platz des Sauerstoffes ein. Den Luftballon über den Flaschenhals zu ziehen ist gar nicht so einfach! GLASVOLUMEN ORT: Klassenzimmer. ZEITAUFWAND: 10 Minuten. MATERIALIEN: Luftballon, Flasche mit engem Flaschenhals, Essig,Trichter, Salz, Löffel. KOSTEN: keine. UMSETZUNG: Die Moleküle von Gasen sind weiter auseinander als die von Flüssigkeiten. Daher nehmen sie auch einen größeren Raum ein als gleich große Mengen von flüssigen oder festen Stoffen. Eine Flasche wird zu einem Viertel mit erwärmten Essig gefüllt, danach mit Hilfe des Trichters das Salz in den Ballon füllen bis er fast voll ist. Nun das Mundstück des Ballons über den Flaschenhals ziehen bis er gut fest steckt. Den Ballon rasch anheben, sodass das Natron in die Flasche rieselt. Sobald das Natron mit dem Essig in Berührung kommt, beginnt die Flüssigkeit zu sprudeln und der Ballon bläst sich auf, da Kohlendioxid freigesetzt wird. Lange Zündhölzer verhindern verbrannte Finger! Mit Lebensmittelfarbe oder Tinte wird das Ergebnis noch besser sichtbar. Wer das Experiment an verschiedenen Tagen durchführt, kann untersuchen, ob sich der Sauerstoffgehalt verändert hat. Gibt es dafür eine Erklärung (Lüften, viele Menschen im Raum etc.)? 3.1 ÖKO LOG NIEDERÖSTERREICH

5 ARBEITSBLATT Ihr könnt die Luft, die euch umgibt, nicht sehen. Aber ihr könnt sie fühlen. Stellt euch doch mit ausgebreiteten Armen auf und dreht euch rasch im Kreis. Spürt ihr den Luftwiderstand? Auch Wind ist Luft in Bewegung. Lasst ihn euch einmal gründlich um die Nase wehen! Schreibt auf, was Luft, die in Bewegung ist, alles tun kann. Nennt zehn Beispiele! Verwendet die Worte: steigt pfeift verweht fliegt hebt ab kühlt biegt bläst rauscht treibt ÖKO LOG NIEDERÖSTERREICH 3.1

6 ARBEITSBLATT Mit folgenden Materialien kannst du dir ganz einfach eine Flaschentrommel basteln. Du brauchst dazu eine leere 1-Liter Plastikflasche, ein Plastiksackerl oder eine Plastikfolie, ein breites Gummiband (Rexgummi), eine weiche Daunenfeder und einen Flaschenkorken. Ergebnis: Durch das Bewegen der Folie werden die kleinsten Teilchen in der Luft, die Atome, bewegt. Diese stoßen andere an und diese wiederum andere. Schließlich stoßen Atome die Feder an und bewegen sie. Als Erstes schneide den Boden der Plastikflasche mit einer Schere ab. Sei vorsichtig beim Schneiden und lass dir eventuell von einem Erwachsenen helfen. Dann nimm die Plastikfolie oder das Plastiksackerl und befestige es mit dem Gummiband am abgeschnittenen Rand der Flasche. Die Feder stecke in den Korken und stelle sie auf einen Tisch. Nun kann es los gehen! Schraube den Deckel von der Flasche und halte die Öffnung knapp etwa drei Zentimeter von der Feder entfernt. Trommle vorsichtig gegen die Plastikfolie und schau was mit der Feder geschieht. Du kannst also die Töne, die du mit dieser Trommel erzeugst, nicht nur hören, sondern auch sehen. 3.1 ÖKO LOG NIEDERÖSTERREICH