Unterrichtsstunde 3a (fakultativ): Ausdehnung der Ozeane und Anstieg des Meeresspiegels

1 Unterrichtsstunde 2: Welche Folgen hat das Schmelzen der Eismassen? 2 Unterrichtsstunde 3: Farbe und Temperatur – die Bedeutung des Meereises 3 Unterrichtsstunde 3a (fakultativ): Ausdehnung der Ozeane und Anstieg des Meeresspiegels 4 Unterrichtsstunde 4: Folgen des Klimawandels für Gesundheit und Artenvielfalt

Autor/inn/en:
Publikation:	11.12.2008
Lernstufe:	3
Ziele:	Verstehen, dass die Erwärmung der Ozeane ebenfalls zum Anstieg des Meeresspiegels beiträgt.
Angestrebte Kenntnisse:	Praktischer Umgang mit dem selbständigen Erkunden: beobachten können, eine mögliche Erklärung formulieren können. Sich während der Beobachtung eines Experiments Notizen machen können.
Dauer:	45 Minuten
Material:	Für die ganze Klasse: ein kleines Glasfläschchen mit Plastikstopfen, der sich leicht durchstechen lässt, oder eine kleine PET-Trinkflasche, in deren Deckel man ein Loch sticht ein dünner, durchsichtiger Strohhalm Knete (oder Kaugummi) zum Abdichten kaltes (zum Beispiel mit Lebensmittelfarbe, Tinte oder Ostereierfarbe) gefärbtes Wasser
Herkunft:	La main à la pâte, Paris

Die Ausgangsfrage

Der/die Lehrer/in erinnert an die Schlussfolgerungen der Unterrichtsstunde 2: Das Schmelzen des Inlandeises hat einen Anstieg des Meeresspiegels zur Folge. Dann fragt er/sie die Schüler/innen, ob sie sich einen anderen Grund für den Anstieg des Meeresspiegels vorstellen können.

Das Experiment

Um die Schüler/innen auf eine Spur zu bringen, gibt die/der Lehrende gefärbtes Wasser in ein verschlossenes Fläschchen, in dessen Deckel ein Strohhalm steckt. Die Schüler/innen sollen herausfinden, wie man den Wasserspiegel im Fläschchen zum Steigen bringen kann.

Schema: verschlossenes Fläschchen mit Strohhalm

Abb. 1: Verschlossenes Fläschchen mit Strohhalm

Nach einigem Herumprobieren, und falls kein/e Schüler/in auf den Gedanken kommt, das Fläschchen zu erwärmen, kann die/der Lehrende die Frage noch einmal im eigentlichen Zusammenhang stellen: "An welcher Fragestellung arbeiten wir?" Die Schüler/innen kommen auf die Erderwärmung zu sprechen ... und auf die Rolle der Wassertemperatur. Der/die Lehrer/in kann die Schüler/innen 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 es auf die Heizung stellen. Am Wirksamsten erweist sich das Eintauchen in einen mit heißem Wasser gefüllten Behälter (Achtung Verbrennungsgefahr!).

Das Experiment gelingt umso überzeugender, 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: Mehrere Schüler/innen versuchen das Wasser mit ihren Händen zu erwärmen (Klasse von Myriam Bouridah in Meaux).

Gemeinsame Besprechung

Bei der gemeinsamen Besprechung wird festgestellt, dass Wasser, wenn seine Temperatur steigt, mehr Raum einnimmt. Man muss das Ergebnis dann wieder in den ursprünglichen Zusammenhang stellen und sich vergewissern, dass alle Schüler/innen verstanden haben, dass das Wasser im Strohhalm den Meeresspiegel darstellen soll. Die Klasse folgert zum Beispiel: "Der Klimawandel 'bläht die Ozeane auf', 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).