1/6. Welche Antwort ist richtig: Wie entsteht aus organischen Kohlenstoffverbindungen das gasförmige Kohlendioxid?

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1 1/6 Der Kohlenstoffkreislauf Arbeitsblatt B Material: Inhalte des Factsheets Grundlagen zum Klimawandel Der Wasserkreislauf (siehe Arbeitsblatt A) ist leicht erklärt: Wasser verdunstet, in höheren Schichten der Atmosphäre kühlt sich der Wasserdampf ab und sammelt sich in Wolken. Aus denen fällt das Wasser dann wieder als Regen oder Schnee zur Erde. Wie aber ist es mit dem Kohlenstoffkreislauf? Immerhin sind 99 Prozent des Kohlenstoffs auf der Erde in Gesteinen fest gebunden. Das verbleibende eine Prozent jedoch ist in Bewegung: In organischen Verbindungen, als Kohlendioxid in der Atmosphäre und aufgelöst im Wasser der Ozeane, Seen und Flüsse. Einstiegsfrage: Welche Antwort ist richtig: Wie entsteht aus organischen Kohlenstoffverbindungen das gasförmige Kohlendioxid? a) Durch Verbrennung und Verwesung b) Durch Photosynthese 1) Erstellen Sie mittels Symbolen, Pfeilen und Beschriftungen eine Zeichnung, in welcher alle wichtigen Vorgänge des Kohlenstoffkreislaufs vorkommen. Denken Sie dabei an die verschiedenen (natürlichen und anthropogenen) Quellen und Senken des Kohlenstoffes. Das Ziel ist, dass Sie am Ende auf einen Blick den Kohlenstoffkreislauf anschaulich dargestellt haben. ) Erläutern Sie nun in kurzen Sätzen Ihre Zeichnung genauer: Wie und wo genau wird CO emittiert, in welcher Form und wie wird es wieder aufgenommen?

2 /6 Der Kohlenstoffkreislauf Lösungsblatt B Material: Inhalte des Factsheets Grundlagen zum Klimawandel Der Wasserkreislauf (siehe Arbeitsblatt A) ist leicht erklärt: Wasser verdunstet, in höheren Schichten der Atmosphäre kühlt sich der Wasserdampf ab und sammelt sich in Wolken. Aus denen fällt das Wasser dann wieder als Regen oder Schnee zur Erde. Wie aber ist es mit dem Kohlenstoffkreislauf? Immerhin sind 99 Prozent des Kohlenstoffs auf der Erde in Gesteinen fest gebunden. Das verbleibende eine Prozent jedoch ist in Bewegung: In organischen Verbindungen, als Kohlendioxid in der Atmosphäre und aufgelöst im Wasser der Ozeane, Seen und Flüsse. Einstiegsfrage: Welche Antwort ist richtig: Wie entsteht aus organischen Kohlenstoffverbindungen das gasförmige Kohlendioxid? a) Durch Verbrennung und Verwesung b) Durch Photosynthese 1) Erstellen Sie mittels Symbolen, Pfeilen und Beschriftungen eine Zeichnung, in welcher alle wichtigen Vorgänge des Kohlenstoffkreislaufs vorkommen. Denken Sie dabei an die verschi e- denen (natürlichen und anthropogenen) Quellen und Senken des Kohlenstoffes. Das Ziel ist, dass Sie am Ende auf einen Blick den Kohlenstoffkreislauf anschaulich dargestellt haben. E E E Natürliche CO -Quellen: A: CO - Ausstoss durch Verbrennung und Verwesung von Biomasse C: Abgabe von CO durch die Weltmeere. C Anthropogene CO - Quellen: B: CO - Ausstoss des Menschen, vor allem durch Verbrennung von Erdöl, Erdgas und Kohle D A B CO -Senken: C: Aufnahme von CO durch die Weltmeere. D: Lebende Biomass nimmt CO auf. E: CO in der Atmosphäre.

3 3/6 ) Erläutern Sie nun in kurzen Sätzen Ihre Zeichnung genauer: Wie und wo genau wird CO emittiert, in welcher Form und wie wird es wieder aufgenommen? A: CO -Ausstoss durch Verwesung von Biomasse: Bei dem Absterben von Biomasse wird der gebundene Kohlenstoff wieder frei und entweicht als Gas in die Atmosphäre. B: CO -Ausstoss des Menschen: - Haushalte und Dienstleistung: elektrischer Strom (je nach Energiequelle!) und Heizungen; Verbrennung von Erdöl oder Kohle (z.b. bei Stromimport aus Deutschland) - Industrie: Verbrennung fossiler Energieträger - Verkehr: Verbrennung von Erdöl und Erdgas C: Aufnahme von CO durch die Weltmeere / Abgabe von CO durch die Weltmeere: Ozeane können CO aufnehmen. Jedoch sinkt mit zunehmender CO -Anreicherung die Aufnahmekapazität: Die Senkfunktion für die Aufnahme von zusätzlichem CO aus der Atmosphäre nimmt ab. Ausserdem ist die Löslichkeit von Kohlendioxid in Wasser temperaturabhängig. Je wärmer es ist, desto weniger Gas löst sich auf und desto mehr Gas wird umgekehrt wieder freigesetzt. D: Lebende Biomass nimmt CO auf: Durch Photosynthese kann die Biomasse mit Hilfe von Licht und Wasser CO in Zucker und Sauerstoff umwandeln. Das aus der Atmosphäre gewonnene Kohlendioxid wird in die Pflanze eingebaut. Quellen: Ideen (z.t. abgeändert) von Prof Dr. de Haan, Gerhard (005): Globaler Klimawandel, Emissionen und erneuerbare Energien. Materialien für die Sekundarstufe, S. 37. Berlin.

4 4/6 Der Geist aus der Flasche Arbeitsblatt C Zur Auflockerung neben aller Theorie ein kleines Experiment, das Sie zu Hause durchführen sollen. Die Ergebnisse werden dann im Klassenverband diskutiert: Benötigtes Material: Flaschen Mineralwasser mit Kohlensäure Luftballons a) Stellen Sie die zwei Flaschen Mineralwasser in den Kühlschrank. Wenn sie durchgekühlt sind, holen Sie sie heraus, öffnen sie und ziehen sofort Luftballons über die Flaschenhälse. Eine Flasche stellen Sie zurück in den Kühlschrank, die andere bleibt draussen. Warten Sie, bis sich die Flasche ausserhalb des Kühlschranks auf Zimmertemperatur erwärmt hat. b) Was geschieht mit den Luftballons? Notieren Sie sich Gründe und Unterschiede. c) Was wird eigentlich aus der Kohlensäure, wenn die Flasche geöffnet ist? Vervollständigen Sie die chemische Gleichung. d) Der mit der Gleichung beschriebene Prozess kann in beide Richtungen verlaufen. Welche Bedeutung hat das für den Kohlenstoffkreislauf? Der Luftballon auf der gekühlten Flasche: Der Luftballon auf der ungekühlten Flasche: Gründe: Chemische Gleichung: H CO 3

5 5/6 Bedeutung für den Kohlenstoffkreislauf:

6 6/6 Der Geist aus der Flasche Lösungsblatt C a) Stellen Sie die zwei Flaschen Mineralwasser in den Kühlschrank. Wenn sie durchgekühlt sind, holen Sie sie heraus, öffnen sie und ziehen sofort Luftballons über die Flaschenhälse. Eine Flasche stellen Sie zurück in den Kühlschrank, die andere bleibt draussen. Warten Sie, bis sich die Flasche ausserhalb des Kühlschranks auf Zimmertemperatur erwärmt hat. b) Was geschieht mit den Luftballons? Notieren Sie sich Gründe und Unterschiede. c) Was wird eigentlich aus der Kohlensäure, wenn die Flasche geöffnet ist? Vervollständigen Sie die chemische Gleichung. d) Der mit der Gleichung beschriebene Prozess kann in beide Richtungen verlaufen. Welche Bedeutung hat das für den Kohlenstoffkreislauf? Der Luftballon auf der gekühlten Flasche: Der Luftballon wird vom ausströmenden CO weniger stark aufgeblasen als der auf der ungekühlten Flasche. Aus der gekühlten Flasche wird weniger CO freigesetzt. Der Luftballon auf der ungekühlten Flasche: Der Luftballon wird stärker aufgeblasen, als jener der gekühlten Flasche. Gründe: Je wärmer das Wasser, desto geringer die Fähigkeit, CO zu binden. Das Gleiche geschieht mit den Weltmeeren bei einer Erwärmung der Ozeane: die Ozeane können nicht mehr so viel CO aufnehmen und geben wieder vermehrt CO an die Atmosphäre ab. Dadurch wird die Atmosphäre über eine höhere Treibhausgaskonzentration (hier CO ) noch mehr erwärmt. Chemische Gleichung: H CO 3 <=> H O + CO Bedeutung für den Kohlenstoffkreislauf: Wasser kann mit Kohlendioxid zu Kohlensäure reagieren, es kann also Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnehmen und damit als CO - Senke wirken. Gleichzeitig kann aber auch CO aus den Meeren in die Atmosphäre gelangen (z.b. bei Erwärmung des Wassers) und dadurch sind die Meere zugleich auch CO - Quellen. Das CO bindet sich mit dem Wasser zu Kohlensäure. Eine zusätzliche Aufnahme von CO in die Weltmeere hat damit eine Versauerung des Wassers zur Folge, was sich auf die Meeresökosysteme meist negativ auswirkt. Quellen: Ideen (z.t. abgeändert und vertieft) von Prof. Dr. de Haan, Gerhard (005): Globaler Klimawandel, Emissionen und erneuerbare Energien. Materialien für die Sekundarstufe, S. 38. Berlin.