Page 1

Der Wasserkreislauf Theorie und Praxis


Impressum: Herausgeber, Verleger:

Redaktion: Layout: Druck:

Umwelt-Bildungs-Zentrum Steiermark A-8010 Graz, Brockmanngasse 53 Tel.: 0316 / 83 54 04 Fax: 0316 / 81 79 08 E-Mail: office@ubz-stmk.at www.ubz-stmk.at Mag. Elisabeth Angerer, Dipl. Päd. Mag. Martina Krobath Mag. Elisabeth Angerer, Nicole Dreißig Eigenvervielfältigung, 12/2009 Erstellt im Rahmen des Projekts „Wasserland Steiermark“ im Auftrag der FA 19 A – Wasserwirtschaft.


Vorwort

Alles Leben ist im Wasser entstanden und bis heute ist alles Leben auch ans Wasser gebunden. Dieses Element, welches neben Luft das wichtigste Element des Lebens darstellt, ist auf unserer Erde nicht unbegrenzt vorhanden. Wasser ist das wichtigste Lebensmittel und Voraussetzung für ein gesundes Leben, doch kann es auch Schaden anrichten und Leben durch Überschwemmungen und Muren bedrohen. Aufgabe und Ziel der vorliegenden Unterrichtsmappe ist es, im Rahmen der Umweltbildung geeignete Möglichkeiten zur Gestaltung eines Projekts zum Thema Wasser im Unterricht aufzuzeigen. Ein fächerübergreifend geführtes Projekt zu diesem Thema kann den Kindern und Jugendlichen Einblick in dieses komplexe Element geben und sie in die Lage versetzen, Verständnis für Vorgänge, Zusammenhänge und lebensnotwendige Verhaltensweisen zu gewinnen. Als Lehrende müssen wir Bedingungen schaffen, welche diese Eigenaktivitäten ermöglichen. Wir müssen unseren Kindern Freiraum geben, damit sie selbst Aktivitäten ausprobieren und eigenständig auf Entdeckungsreise gehen können.

Eine gute Möglichkeit der handlungsorientierten Umsetzung bietet der Projektunterricht. Das nasse Element muss mit allen Sinnen erfasst werden, es muss eine Bindung zwischen dem Mensch und der Natur entstehen, und wir müssen erkennen, dass wir Teil dieser Natur sind und dass durch einen sorgsamen Umgang mit ihr letztlich auch unser Leben geschützt wird. Die Aktivitäten im Projektunterricht zielen darauf ab, dass ein sorgsamer Umgang mit unserem Wasser erlernt wird. Umweltbildung kann nur dann erfolgreich sein, wenn sie ohne erhobenen Zeigefinger praktiziert wird. Wir müssen versuchen unsere SchülerInnen als ForscherInnen, ErfinderInnen und KünstlerInnen handeln zu lassen und ihnen als Grundlage für Erfahrungen, Erkenntnisse und Wertvorstellungen eine sinnliche Wahrnehmung mit dem nassen Element anbieten. „Ich habe Durst nach diesem Wasser“, sagte der kleine Prinz, „gib mir zu trinken ...!“ ANTOINE DE SAINT-EXUPÉRY

Unterrichtsmappe „Wasserkreislauf“ - Basiswissen

3


Vorwort

Besonders Experimente eignen sich hervorragend für das Arbeiten im Projektunterricht, da von ihnen ein hoher Motivationscharakter ausgeht. Durch die Spannung, welche während eines Versuches erzeugt wird, lässt sich v.a. die Beobachtungsfähigkeit der Kinder und Jugendlichen schulen. Ein wesentlicher Punkt unserer Arbeit ist es, die Neugierde der SchülerInnen zu fördern und Interesse zu wecken. In der Volksschule besitzen die meisten Kinder einen natürlichen Entdecker- und Forscherdrang. Ein flexibles Arbeiten und Eingehen auf die Erkenntnisse und Beobachtungen der SchülerInnen ist unumgänglich. Die Unterrichtsmappe ist in vier Teile aufgeteilt: ► BASISWISSEN: allgemeine Hintergrundinformationen zu den „Eigenschaften des Wassers“, dem „Wasservorkommen“, dem „Wasserkreislauf“ und zum „Mensch im Wasserkreislauf“ ► PRAXISTEIL A: Basis-Experimente als Grundlage, Durchführung im Stationenbetrieb zu den Inhalten „Eigenschaften des Wassers“ und „Wasserkreislauf“ ► PRAXISTEIL B: weitere Experimente zur Vertiefung ► ANHANG: bietet in Form von Links, Kopiervorlagen, Literatur und Arbeitsblättern umfassende Möglichkeiten, sich näher mit dem Thema Wasser zu beschäftigen Wir hoffen, dass diese Unterrichtsmappe Ihnen Anregungen und Ideen für die Umsetzung von schulischen Wasserprojekten geben wird. Viel Freude beim Ausprobieren!

Ihr UBZ-Team

Kontakt: Umwelt-Bildungs-Zentrum Steiermark A-8010 Graz, Brockmanngasse 53 Tel.: 0043-(0)316-835404 Fax: 0043-(0)316-817908 E-Mail: office@ubz-stmk.at www.ubz-stmk.at

4

Unterrichtsmappe „Wasserkreislauf“ - Basiswissen


Inhaltsverzeichnis

Impressum Vorwort

Basiswissen 1. Eigenschaften des Wassers ......................................................................................... 9 1.1. Aggregatzustände ............................................................................................ 9 1.2. Wasser als Lösungsmittel .............................................................................. 10 1.3. Wasserhärte ................................................................................................... 10 1.4. Dichteanomalie .............................................................................................. 11 1.5. Wärmekapazität ............................................................................................. 11 1.6.

Kohäsionskraft.............................................................................................. 11

1.7.

Oberflächenspannung ................................................................................. 12

1.8.

pH-Wert ....................................................................................................... 12

1.9.

Wärmeleiter .................................................................................................. 12

1.10. Auftrieb ......................................................................................................... 13 2. Wasservorkommen ..................................................................................................... 13 2.1.

Verteilung auf der Erde................................................................................. 13

2.2.

Österreichische Wasserbilanz ..................................................................... 14

3. Der Wasserkreislauf .................................................................................................... 15 3.1.

Wolken.......................................................................................................... 15

3.2.

Niederschlagsarten, Regenbogen, Gewitter................................................. 20

3.3.

Grundwasser ................................................................................................ 21

3.4.

Oberflächenwasser....................................................................................... 21

5


Inhaltsverzeichnis

4. Der Mensch im Wasserkreislauf ................................................................................. 24 4.1.

Wasser im Menschen ................................................................................... 24

4.2.

Wasserverbrauch ......................................................................................... 25

4.3.

Kläranlagen .................................................................................................. 25

Praxisteil A: Basis-Experimente Eigenschaften des Wassers............................................................................................ 33 Wasserkreislauf .............................................................................................................. 41

Praxisteil B: weitere Experimente Eigenschaften des Wassers ........................................................................................... 51 Wasservorkommen ........................................................................................................ 58 Wasserkreislauf............................................................................................................... 58 Mensch im Wasserkreislauf ........................................................................................... 64

Anhang Links ............................................................................................................................... 69 Kopiervorlage für SchülerInnen zu den ausgewählten Experimenten ........................... 71 Verwendete Literatur ....................................................................................................... 93 Verwendete Bilder ........................................................................................................... 94 Arbeitsblätter ................................................................................................................... 95

6


Wasserkreislauf


Basiswissen

Wolkenfamilien: ► Hohe Wolken (Cirrus, lat. cirrus = hoch): in rund 7-13 km Höhe, bestehen aus Eiskristallen, kündigen bei uns schlechtes Wetter an, wenn sie aus dem Westen aufziehen ► Mittelhohe Wolken (Cumulus, lat. cumulus = Haufen): in rund 2-7 km Höhe, HäufchenWolken, das Wetter bleibt meist schön ► Tiefe Wolken (Stratus, lat. stratum = Decke): bis 2 km, dichte Wolken, meist keine Formen zu erkennen, Regenwolken ► Cumulonimbus (lat. nimbus = Unwetterwolke): Gewitterwolke, erstreckt sich über alle Höhenbereiche der anderen Wolken

Wolkengattungen

Cirrus: feine Federwolken, bestehen nur aus Eiskristallen, daraus fällt kein Regen, aber sie kündigen schlechtes Wetter an, wenn sie aus dem Westen aufziehen

Cirrocumulus: Schäfchenwolken, bestehen vorwiegend aus Eiskristallen, kleine weiße Wolkenfetzen, weniger regelmäßig in Bändern oder Gruppen angeordnet, kein Eigenschatten an der Unterseite der Wolke

Cirrostratus: durchgehende, dünne, hohe Wolken, bestehen durchwegs aus Eiskristallen, die Sonne scheint fast ungehindert durch, können schlechtes Wetter ankündigen

16

Unterrichtsmappe „Wasserkreislauf“ - Basiswissen


Basiswissen

Die Einteilung von Fließgewässern ist nach verschiedenen Schemata möglich 1. Einteilung nach der Größe der Wasserführung Damit lassen sich Fließgewässer in die gängigen Begriffe „Bach“, „Fluss“ und „Strom“ unterteilen, indem man ihre Wasserführung in m³/sec betrachtet. Dafür gibt es bestimmte Grenzwerte: Fließgewässerart Bach Fluss Strom

Wasserführung in m³/sec < 20 > 20 > 2000

2. Einteilung nach der Dauer der Wasserführung Hierbei wird die Stetigkeit der Wasserführung im Jahreslauf betrachtet. Fließgewässerart perennierend periodisch episodisch

Dauer der Wasserführung ganzjähriger Abfluss Abfluss nur in regelmäßigen Abständen Abfluss nur fallweise bei Niederschlag

Beispiel Gemäßigte Breiten Tropen Wadis (Trockental) in ariden Gebieten

Unterschiede zwischen stehenden und fließenden Gewässern fließendes Gewässer

stehendes Gewässer

Wasser wird transportiert

Wasser wird gespeichert

Wasser sauerstoffreicher Wasser im Sommer kühler kein Zufrieren im Winter

Wasser sauerstoffärmer Wasser im Sommer wärmer Zufrieren im Winter

Abb. 16: fließendes Gewässer

Abb. 17: stehendes Gewässer

Unterrichtsmappe „Wasserkreislauf“ - Basiswissen

23


Basiswissen

Gewässergüte

4. Der Mensch im Wasserkreislauf

Zur Bestimmung der Gewässergüte erfolgt eine:

4.1. Wasser im Menschen

► Biologische Untersuchung ► Chemisch-physikalische Untersuchung ► Bakteriologische Untersuchung Je nachdem, wie viele und welche Tiere in einem Gewässer leben, lassen sich Rückschlüsse auf die Gewässergüte ziehen. Bestimmte Tiere brauchen einen bestimmten Sauerstoffgehalt und deren Existenz ermöglicht somit Rückschlüsse auf den Sauerstoffgehalt und die Gewässergüte. Für die biologische Untersuchung werden Kleinstlebewesen im Gewässer, unter oder auf Steinen etc. gesammelt. Jeder Art wird ein Saprobitätsgrad zugeordnet, der dann die Gewässergüte berechnen lässt. Die vier Gewässergüte-Klassen 1 – kaum verschmutzt 2 – mäßig verschmutzt 3 – stark verschmutzt 4 – außergewöhnlich stark verschmutzt Die steirischen Flüsse haben fast alle eine Güteklasse von 1 oder 2. Bei den physikalischen und chemischen Untersuchungen werden die Fließgeschwindigkeit, die Temperatur und der Sauerstoffgehalt, der pHWert, die Wasserhärte und der Nitrat- und Nitritwert bestimmt. Die bakteriologische Untersuchung gibt unter anderem Aufschluss über die organische Belastung von Gewässern. Damit können Aussagen über das Vorhandensein von fäkalen Verunreinigungen und pathogenen Keimen getroffen werden. Das Meer, als „letztes“ Gewässer im Wasserkreislauf, bedeckt rund zwei Drittel der Erdoberfläche mit Wasser. Durchschnittlich ist das Meer 3.800 m tief, an seiner tiefsten Stelle (Marianengraben im Pazifischen Ozean sogar 11.034 m) viel tiefer als der Mount Everest (8.850 m) hoch ist.

24

Der Mensch kann ohne Wasser nicht leben. Bei Kindern sind ca. 70 % des Körpergewichtes Wasser, bei männlichen Erwachsenen ca. 60 % und bei weiblichen Erwachsenen ca. 50 %. Wir verlieren ständig Wasser über unsere Atmung, über die Haut, über den Urin und den Stuhlgang und müssen deshalb während des Tages immer wieder Wasser zu uns nehmen.

Wasserumsatz 10-jähriges Kind, 1,2 l Aufnahme: ► Getränke ca. 0,75 l ► Nahrung ca. 0,3 l ► Stoffwechsel ca. 0,15 l (entsteht durch chemische Reaktionen im Körper) Abgabe: ► Urin ca. 0,6 l ► Schweiß ca. 0,3 l ► Atmung ca. 0,2 l ► Stuhlgang ca. 0,1 l

Wasserumsatz Erwachsener, 2,5 l Aufnahme: ► Getränke ca. 1,5 l ► Nahrung ca. 0,7 l ► Stoffwechsel ca. 0,3 l (entsteht durch chemische Reaktionen im Körper) Abgabe: ► Urin ca. 1,5 l ► Schweiß ca. 0,5 l ► Atmung ca. 0,4 l ► Stuhlgang ca. 0,1 l

Unterrichtsmappe „Wasserkreislauf“ - Basiswissen


Wasserkreislauf


Praxisteil - A

Ausführliche Experimente für den Stationenbetrieb

Ausführliche Experimente zu den Eigenschaften des Wassers 1. Metall schwimmt ........................................................................................................ 33 2. Schwebendes Ei ........................................................................................................ 34 3. Cocktail ...................................................................................................................... 35 4. Wasservulkan ............................................................................................................ 36 5. Schwimmen und Sinken ............................................................................................ 37 6. Wasserläufer .............................................................................................................. 38 7. Kartesianischer Taucher ............................................................................................ 39 8. pH-Wert mit Rotkohl testen ........................................................................................ 40 Ausführliche Experimente zum Wasserkreislauf 9. Verdunstung ............................................................................................................... 41 10. Regen machen .......................................................................................................... 42 11. Regen versickert ........................................................................................................ 43 12. Eine Quelle wird gefasst ............................................................................................ 44 13. Wie kommt das Wasser ins Haus? ............................................................................ 45 14. Minikläranlage ............................................................................................................ 46

Unterrichtsmappe „Wasserkreislauf“ - Praxisteil A

31


Eigenschaften Wasser

pH-Wert mit Rotkohl testen

8

benötigtes Material: ● ● ● ● ● ●

Rotkraut Wasser Schneidbrett scharfes Küchenmesser verschiedene Gläser Leitungswasser

● Waschsoda ● Essigwasser oder Zitronensaft für Variante: ● Papier ● Schere

Durchführung: 1. Schneide das Rotkraut grob streifenförmig und lass es in einem Topf mit Wasser gut bedeckt so lange kochen, bis das Wasser dunkelrot gefärbt ist. Fülle den abgekühlten Saft in eine Flasche. 2. Gib in jedes Glas die gleiche Menge (zB 30 ml) der Testflüssigkeit hinein. 3. Gib nun den abgekühlten Rotkrautsaft (zB je 10 ml) in jedes Glas und vergleiche die Verfärbungen. Variante: 1. Um pH-Streifen selbst herzustellen schneide Papier in Streifen von zB 10 x 2 cm. 2. Tauche die Streifen 2 cm in Rotkrautsaft und lasse sie trocknen. 3. Anwendung: Halte das pH-Papier in die Testflüssigkeiten und vergleiche. Farbveränderung Farbveränderung Farbveränderung

rot/pink leicht bläulich grün

sauer neutral basisch (seifig/alkalisch)

zusätzliche Information: Der Farbstoff Anthocyan, der im Rotkraut enthalten ist, verfärbt sich je nach pH-Wert unterschiedlich.

40

Unterrichtsmappe „Wasserkreislauf“ - Praxisteil A


Wasserkreislauf

Verdunstung

9

benötigtes Material: ● ● ● ●

5 dünne Stofftücher Wäscheleine Wäscheklammern Föhn

Durchführung: 1. Mach die Stofftücher unter der Wasserleitung feucht. 2. Rate, auf welche Weise das Wasser am schnellsten verdunstet und schreibe deine Vermutung in die Tabelle (Kopiervorlage). 3. Probiere aus, in welcher Reihenfolge die Stoffstückchen trocken werden und schreib die Lösungen hinein. zusätzliche Information: Am schnellsten trocknet das Tuch, wenn es mit dem Föhn angeblasen wird. Man braucht Wind und Wärme, um Wasser schnell verdunsten zu lassen.

Unterrichtsmappe „Wasserkreislauf“ - Praxisteil A

41


Wasser im Schlauch

Auf welchem Bild in einer Reihe stimmt der Wasserstand? Kreuze das richtige Bild an. HINWEIS: Wenn du dir nicht sicher bist, probiere das Experiment 13 aus!

Unterrichtsmappe â&#x20AC;&#x17E;Wasserkreislaufâ&#x20AC;&#x153; - Anhang

101

Profile for Umwelt-Bildungs-Zentrum Steiermark

Unterrichtsmappe Wasserkreislauf  

Schulunterlagen zum Thema Wasserkreislauf für den Unterricht. Mehr: http://www.ubz-stmk.at/materialien-service/fachliche-und-didaktische-pub...

Unterrichtsmappe Wasserkreislauf  

Schulunterlagen zum Thema Wasserkreislauf für den Unterricht. Mehr: http://www.ubz-stmk.at/materialien-service/fachliche-und-didaktische-pub...

Advertisement