Unterrichtsstunde 11: Was ist Wärmedämmung?

1 Unterrichtsstunde 11: Was ist Wärmedämmung? 2 Unterrichtsstunde 12: Warum sollten Häuser wärmegedämmt sein? 3 Unterrichtsstunde 12a (fakultativ): Wie lässt sich Sonnenenergie im Haus nutzen? 4 Unterrichtsstunde 12b (fakultativ): Wie kann man Wasser mit Sonnenenergie erwärmen? 5 Unterrichtsstunde 12c (fakultativ): Bau eines mit Sonnenenergie betriebenen Warmwasserboilers

Autoren:
Publikation:	17.3.2009
Lernstufe:	3
Ziele:	Verstehen, was Wärmedämmung ist.
Angestrebte Kenntnisse:	Sich an der Planung eines Versuchsablaufs beteiligen und den Plan mit den geeigneten Mitteln umsetzen können.
Wortschatz:	Wärmedämmung = Wärmeisolierung, Dämmstoff
Dauer:	1 Stunde
Material:	Für die ganze Klasse: zwei genaue Thermometer ein Wollpullover zwei mit warmem Wasser gefüllte Flaschen Eiswürfel
Herkunft:	La main à la pâte, Paris

Im Laufe der Unterrichtseinheiten 3 und 4 haben die Schüler den Zusammenhang zwischen Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen erkannt. Sie haben den Schluss gezogen, dass das Energiesparen eine der wichtigsten Maßnahmen ist, um den Klimawandel zu begrenzen. In den folgenden Unterrichtsstunden soll untersucht werden, wie sich zu Hause konkret Energie sparen lässt. Hauptsächlich wird es um die Heizung gehen, weil sie besonders viel Energie verschlingt und weil andere Bereiche (Verwendung elektrischer Haushaltsgeräte, die weniger "energiehungrig" sind, beim Licht sparen [Licht ausschalten und Energiesparlampen verwenden], usw.) bereits in der Unterrichtseinheit 4 behandelt wurden.

Die Ausgangsfrage

Der Lehrer fragt die Schüler: "Kann man sich Wohnungen oder Häuser vorstellen, die weniger Energie verbrauchen, zum Heizen zum Beispiel?" Mögliche Antworten der Schüler: "Man muss die Wärme der Sonne ausnutzen; man muss vermeiden, dass die Wärme nach draußen geht usw."

Der Lehrer lenkt die Gedanken der Schüler auf das Wichtigste: eine gute Wärmedämmung der Wohnung. Als Erstes muss vermieden werden, dass im Winter Wärme nach draußen gelangen kann. "Wie schafft es der Eisbär, dass er im Winter nicht friert?"

Die Schüler werden sicher das Fell erwähnen und der Lehrer fragt daraufhin: "Was macht das Fell genau?" Die meisten Schüler sind im Allgemeinen der Meinung, dass das Fell das Tier "wärmt", genauso wie ein Wollpullover einen Menschen wärmt. In Wirklichkeit sind Fell und Wollpullover Wärmedämmstoffe: Sie schränken den Wärmeaustausch ein und helfen so dem Körper, seine Temperatur zu halten, sie erzeugen aber selbst natürlich keine Wärme.

Experimente

Die Schüler sollen sich ein Experiment ausdenken, um zu testen, ob ein Wollpullover (oder ein Fell) wirklich "wärmt". Eine Möglichkeit wäre zum Beispiel, ein Thermometer einfach in die Luft zu halten und ein identisches Thermometer in einen Wollpullover einzuwickeln.

Vor dem Experiment schreiben die Schüler ihre Vorhersagen in ihr Versuchsheft: "Welche Temperatur werden die beiden Thermometer nach einer halben Stunde anzeigen?" Manche stellen sich einen großen Temperaturunterschied vor, 10°C oder mehr. Die Temperatur wird eine halbe Stunde lang alle zehn Minuten abgelesen und die Schüler stellen fest, dass kein signifikanter Temperaturunterschied besteht: Die beiden Thermometer zeigen die gleiche Temperatur an.

Pädagogische Anmerkung

Falls die beiden Thermometer zu Beginn des Versuchs nicht die gleiche Temperatur anzeigen sollten, ist das nicht schlimm, wichtig ist nur die Feststellung, dass sich die Temperatur im Pullover nicht ändert.

Es scheint also, dass Wolle nicht wärmt. "Vielleicht verhindert die Wolle nur das Abkühlen?"

Zur Überprüfung dieser Annahme kann sich die Klasse ein zweites Experiment überlegen. Der Lehrer gibt Hilfestellungen. Zum Beispiel könnte man zwei mit warmem Wasser gefüllte Flaschen nehmen und diese bei kühlem Wetter nach draußen stellen. Eine der Flaschen wird in den Wollpullover eingewickelt, die andere bleibt an der freien Luft. Man liest wieder während einer halben Stunde alle zehn Minuten die Temperatur ab.

Diesmal stellen die Schüler Folgendes fest: Das Wasser in der vom Wollpullover umhüllten Flasche kühlt sich weniger schnell ab als das Wasser in der anderen Flasche.

Gemeinsame Besprechung

Die Vertreter der einzelnen Gruppen teilen ihre Ergebnisse und Schlussfolgerungen mit.

Die gemeinsame Auswertung der beiden Experimente lässt die Klasse zu dem Schluss kommen: Der Wollpullover selbst wärmt nicht, aber er schützt vor Kälte, er verhindert das Abkühlen.

Experimente

Die Schüler haben also feststellen können, dass Wolle vor Kälte "schützt". "Kann man sich ein weiteres Experiment vorstellen, aus dem hervorgeht, dass Wolle auch vor Hitze schützt?" Der Lehrer kann die Schüler zum Beispiel auffordern, sich auszudenken, wie man einen Eiswürfel am schnellsten zum Schmelzen bringen könnte. Man kann einen Eiswürfel auf einen Teller legen, einen anderen in die Hand nehmen, einen weiteren auf die Heizung (sofern es keine elektrische Heizung ist) oder vor das Fenster in die Sonne legen, und einen in einen Wollpullover wickeln. Manche Schüler sind vielleicht der Meinung, der Wollpullover ließe den Eiswürfel schneller schmelzen. Doch das Experiment zeigt, dass das Gegenteil der Fall ist: Der Eiswürfel im Pullover ist noch da, während alle anderen Eiswürfel bereits geschmolzen sind.

Ein weiteres mögliches Experiment besteht darin, zwei mit kaltem Wasser (gleicher Temperatur) gefüllte Flaschen bei heißem Wetter nach draußen (oder im Winter unter eine Glühlampe) zu stellen. Wieder ist eine der Flaschen in den Wollpullover gewickelt und die andere ungeschützt der Luft ausgesetzt. Eine halbe Stunde lang wird die Temperatur alle zehn Minuten abgelesen. Man stellt fest, dass das Wasser der Flasche im Wollpullover sich weniger erwärmt hat als das Wasser in der anderen Flasche.

Gemeinsame Besprechung

Gemeinsam erörtern die Schüler die Ergebnisse der durchgeführten Experimente. Da der Eiswürfel im Pullover nicht geschmolzen ist, hat die Wolle ihn "geschützt". Man kann also sagen, dass Wolle sowohl vor Hitze als auch vor Kälte schützt, sie verlangsamt sowohl die Erwärmung als auch die Abkühlung.

Schlussfolgerung

Die Schüler schreiben, jeder für sich, ihre Schlussfolgerung auf. Auf diese Weise kann der Lehrer sehen, inwieweit sie verstanden haben, was ein Wärmedämmstoff bewirkt. Die Wolle, oder das Fell bei den Tieren, schränkt den Wärmeaustausch ein. Man spricht von Wärmedämmung. Ein Wärmedämmstoff schützt vor Hitze und vor Kälte.

Überleitung zur nächsten Unterrichtsstunde

Der Lehrer kommt auf die zu Anfang der Stunde gestellte Frage zurück: "Kann man sich Wohnungen oder Häuser vorstellen, die sowohl vor Kälte im Winter als auch vor Hitze im Sommer schützen?" Er notiert die Einfälle der Schüler an der Tafel und bittet sie, die Eltern zu fragen, wie ihre Wohnung/ihr Haus gedämmt ist.