Unterrichtsstunde 3a (fakultativ): Ausdehnung der Ozeane und Anstieg des Meeresspiegels
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| Publikation: | 11.12.2008 |
| Lernstufe: | 3 |
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| Angestrebte Kenntnisse: |
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| Dauer: | 45 Minuten |
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Für die ganze Klasse:
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| Herkunft: | La main à la pâte, Paris |
Die Ausgangsfrage
Die Lehrerin erinnert an die Schlussfolgerungen der Unterrichtsstunde 2: Das Schmelzen des Inlandeises hat einen Anstieg des Meeresspiegels zur Folge. Dann fragt sie die Schüler, ob sie sich einen anderen Grund für den Anstieg des Meeresspiegels vorstellen können.
Das Experiment
Um die Schüler auf eine Spur zu bringen, gibt die Lehrerin gefärbtes Wasser in ein verschlossenes Fläschchen, in dessen Deckel ein Strohhalm steckt. Die Schüler sollen herausfinden, wie man den Wasserspiegel im Fläschchen zum Steigen bringen kann.
Abb. 1: Verschlossenes Fläschchen mit Strohhalm
Nach einigem Herumprobieren, und falls keins der Kinder auf den Gedanken kommt, das Fläschchen zu erwärmen, kann die Lehrerin noch einmal an die gerade untersuchte Fragestellung erinnern: den Zusammenhang zwischen Erderwärmung und Wassertemperatur der Ozeane. Die Lehrerin kann die Schüler auch an die Funktionsweise eines Thermometers erinnern, falls darüber schon gesprochen wurde: "Was geschieht in einem Thermometer, wenn die Flüssigkeit im Röhrchen steigt?"
Pädagogische Anmerkungen
- Falls das Fläschchen ein Plastikfläschchen ist, wird der Wasserspiegel natürlich auch steigen, wenn man es zusammendrückt. Aber das hat nichts mit der eigentlichen Fragestellung zu tun. Daher empfiehlt es sich, ein Glasfläschchen zu verwenden (außerdem leitet Glas die Wärme besser als Plastik, was hier sehr gelegen kommt).
- Das Fläschchen muss bis zum Rand gefüllt werden (wenn man den Strohhalm einführt, sollte etwas gefärbtes Wasser darin aufsteigen). Außerdem muss die Verbindung Stopfen-Strohhalm (oder Deckel-Strohhalm) dicht sein. Zum Abdichten kann man Knete oder einen durchgekauten Kaugummi verwenden.
- Das Wasser im Fläschchen lässt sich auf verschiedene Weise erwärmen: Man kann zum Beispiel das Fläschchen in die Hände nehmen oder auf die Heizung stellen. Am Wirksamsten erweist sich das Eintauchen in einen mit heißem Wasser gefüllten Behälter (Achtung Verbrennungsgefahr!).
- Das Experiment gelingt umso besser, je kälter das Wasser im Fläschchen zu Anfang ist. Es ist daher empfehlenswert, Wasser zu verwenden, das vorher im Kühlschrank gestanden hat.
- Dadurch wird die Volumenänderung verstärkt sichtbar, sie ist an sich sehr gering. In Bezug auf die Meere liegt die Voraussage für den Anstieg bei etwa einem Meter im kommenden Jahrhundert.
Abb. 2: Vier Schüler versuchen das Wasser mit ihren Händen zu
erwärmen (Klasse von Myriam Bouridah in Meaux).
Gemeinsame Besprechung
Bei der gemeinsamen Besprechung stellen die Schüler fest, dass Wasser mehr Raum einnimmt, wenn seine Temperatur steigt. Die Lehrerin muss das Ergebnis wieder in den ursprünglichen Zusammenhang stellen und sich vergewissern, dass alle Schüler verstanden haben, dass das Wasser im Strohhalm den Meeresspiegel darstellen soll. Die Klasse folgert zum Beispiel: "Durch den Klimawandel dehnt sich der Ozeane aus. Dadurch steigt der Wasserspiegel. Das wird dazu führen, dass bestimmte Gegenden auf der Welt überflutet werden."
Wissenschaftliche Anmerkungen
Die thermische Ausdehnung ist in der Tat die Hauptursache für den Anstieg des Meeresspiegels, solange man kurzfristig und mit einer "moderaten" Erhöhung der Temperatur argumentiert (3° bis 6°C, wie für das kommende Jahrhundert vorhergesagt). Auf lange Sicht (mehrere Jahrhunderte) überwiegt dann die Eisschmelze!
Zu der besonderen Eigenschaft des Wassers, dessen Dichte bei 4°C am größten ist, siehe auch die Einführung für Lehrende in der Unterrichtseinheit "Eine merkwürdige Flüssigkeit – Anomalie des Wassers". Wasser dehnt sich aus, wenn es gefriert (Eis nimmt mehr Platz ein als sehr kaltes flüssiges Wasser), aber auch wenn es wärmer wird (als 4°C).
Letzte Aktualisierung: 29.11.2023
