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Ar­beits­blatt: Wär­me­aus­deh­nung der Ozea­ne

Kom­pe­ten­zen:

In­halt pbK ibK
Fol­gen einer Er­wär­mung der Ozea­ne auf die Mee­res­spie­gel­hö­he

2.1.1 Phä­no­me­ne be­schrei­ben

2.1.2 Hy­po­the­sen auf­stel­len

2.1.3 Ex­pe­ri­men­te pla­nen

2.1.4 Ex­pe­ri­men­te durch­füh­ren

2.1.6 Zu­sam­men­hän­ge von Grö­ßen

2.1.13 phy­sik. Wis­sen an­wen­den

3.3.3 (2) Wär­me­aus­deh­nung

3.3.3 (8) Aus­wir­kun­gen vom Treib­haus­ef­fekt (TE)

Vor­aus­set­zun­gen:

  • BNT 3.1.3 (1) Er­wär­men und Ab­küh­len von Was­ser (Vo­lu­men­än­de­rung)
  • Geo­gra­fie 3.​2.​2.​3 (2,3) glo­ba­le Aus­wir­kun­gen des Kli­ma­wan­dels (Klas­se 7/8)

Ziele:

  • Ex­pe­ri­ment zur ther­mi­schen Aus­deh­nung von Was­ser pla­nen und durch­füh­ren
  • Die ther­mi­sche Aus­deh­nung von Was­ser aus den Er­geb­nis­sen ab­schät­zen
  • Den ge­mit­tel­ten jähr­li­chen An­stieg des Mee­res­spie­gels durch die ther­mi­sche Vo­lu­men­aus­deh­nung ab­schät­zen

Pro­blem­stel­lung:

Wie groß ist der jähr­li­che An­stieg des Mee­res­spie­gels durch die Er­wär­mung der Ozea­ne?

Ge­rä­te zum Mo­del­l­ex­pe­ri­ment:

Rund­kol­ben 100 mL, durch­bohr­ter Stop­fen, Glas­rohr (Durch­mes­ser 6 mm, Länge mind. 10 cm), Was­ser, Be­cher­glas 250 mL, Ther­mo­me­ter, hei­ßes Was­ser

Auf­ga­ben 1:

  1. Plane mit den auf­ge­führ­ten Ma­te­ria­li­en ein Ex­pe­ri­ment, mit dem du die Vo­lu­men­än­de­rung einer be­stimm­ten Was­ser­men­ge pro Grad Cel­si­us be­stim­men kannst.

  2. Er­mitt­le dann ex­pe­ri­men­tell, wie groß die Vo­lu­men­zu­nah­me von 100 mL Was­ser von 20 °C ist, wenn die­ses um etwa 20 °C er­wärmt wird.

  3. Be­rech­ne mit die­sem Wert die Vo­lu­men­aus­deh­nung von 1 m3 Was­ser bei einer Tem­pe­ra­tur­er­hö­hung von 1 °C.

Auf­ga­ben 2:

Über einen Zeit­raum von mehr als 100 Jah­ren zei­gen die obe­ren Was­ser­schich­ten der Ozea­ne eine deut­li­che Er­wär­mung.

Die Ober­flä­che des At­lan­ti­schen Oze­ans be­trägt 106,2 Mio. km2, die des Pa­zi­fiks 181,34 Mio. km2 und die des In­di­schen Oze­ans 74,9 Mil­lio­nen km2. Die mitt­le­re Er­wär­mung wäh­rend der letz­ten 135 Jahre be­trug in der der obe­ren Schicht von 700 m aller Ozea­ne etwa 0,33 °C.

Quel­le: http://​wiki.​bil​dung​sser​ver.​de/​kli­ma­wan­del/​index.​php/​Erw%C3%A4r​mung​_​des_​Oze­ans vom 10.8.2016

Quel­le: https://​de.​wi­ki­pe­dia.​org/​wiki/​In­di­scher_​Ozean vom De­zem­ber 2016

  1. Er­läu­te­re, warum der an­stei­gen­de Mee­res­spie­gel ein Pro­blem für Mensch und Um­welt dar­stellt.

  2. Be­rech­ne das Vo­lu­men des „obe­ren Oze­an­was­sers“ bis zu einer Tiefe von 700 m.

    Hin­weis: Nach Wi­ki­pe­dia be­trägt die vom Meer über­deck­te Flä­che 362 Mio km2 (=3,62∙1014 m2).

  3. Be­rech­ne die mitt­le­re jähr­li­che Vo­lu­men­aus­deh­nung ΔV die­ses obe­ren Oze­an­was­sers.

    Hin­weis: Die Vo­lu­men­aus­deh­nung ΔV bei Was­ser von 20 °C mit dem Vo­lu­men V be­trägt pro °C etwa ΔV/V = 0,000207].

    Quel­le: https://​de.​wi­ki­pe­dia.​org/​wiki/​Aus​dehn​ungs​koef​fizi​ent vom Ja­nu­ar 2017

  4. Schät­ze mit die­sem Er­geb­nis den ge­mit­tel­ten jähr­li­chen An­stieg des Mee­res­spie­gels ab.

 

Ar­beits­blatt: Wär­me­aus­deh­nung der Ozea­ne: Her­un­ter­la­den [docx][27 KB]

 

Wei­ter zu Lö­sun­gen