QUELLE DES LEBENS - TECMANIA.CH - Unterrichtsmaterial zum E-Magazine
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QUELLE DES LEBENS Unterrichtsmaterial zum E-Magazine TECMANIA.CH
07 / QUELLE DES LEBENS
QUELLE DES LEBENS
Lehrerinformation
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Information / Einleitung
Auf der Website www.tecmania.ch finden Sie spannende und informative E-Magazines, die Themen aus
der faszinierenden Welt der Technik aufgreifen und präsentieren. Die Inhalte sind so aufbereitet, dass
die Jugendlichen einen schnellen Zugang zum Thema finden und die unterschiedlichsten Facetten des
Themas erkennen können. Neben Texten und Beschreibungen sind jeweils tolle Filmsequenzen,
Bildergalerien und Grafiken vorhanden.
Einsatz der E-Magazines in der Schule
Die Inhalte eignen sich perfekt für den Einsatz im Unterricht. Um die Verwendung im Klassenzimmer zu
vereinfachen, finden Sie auf kiknet.ch Unterrichtsmaterial zu den einzelnen E-Magazine-Themen. Jedes
E-Magazine wird durch die folgenden Elemente begleitet:
1. Informationstext für die Lehrperson zum behandelten Thema
2. Arbeitsblätter (ca. 3–4)
3. Beschreibung der Experimente
E-Magazin: Quelle des Lebens
In der Schweiz haben wir genügend davon: Trinkwasser ist in Hülle und Fülle vorhanden. In anderen
Ländern hingegen ist dies nicht so. Über eine Milliarde Menschen haben keinen gesicherten Zugang zu
Trinkwasser. Die weltweite Wasserknappheit dürfte in den nächsten Jahren noch grösser werden - sofern
man nichts dagegen unternimmt.
Das E-Magazine „Quelle des Lebens“ zeigt auf, mit welchen Techniken und Innovationen aus Salzwasser
Trinkwasser gemacht wird und erklärt, warum diese Technologien zwingend nötig werden, damit alle
Menschen genügend Wasser zum Leben haben.
In der kiknet.ch-Lektion sind die folgenden Inhalte vorhanden:
Arbeitsblatt 1: Der blaue Planet
Arbeitsblatt 2: Die grössten Wasserverbraucher
Arbeitsblatt 3: Wasser für alle
Arbeitsblatt 4: Versuch/Osmose
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Arbeitsblatt
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Zeichne in der unten stehenden Säule mit verschiedenen Farben ein, wie sich das
Aufgabe: Wasser auf der Erde verteilt.
Der blaue Planet
Rund 2/3 der Erdoberfläche ist vom kostenbaren Gut Wasser bedeckt. Deshalb nennt man die Erde auch
den „blauen Planeten“. Ein Problem ist, dass 97 % des Wassers Salzwasser ist und deshalb nicht zum
Trinken geeignet ist. Der Anteil an Süsswasser beträgt lediglich 2.5 %. Davon ist aber das meiste in den
Eismassen der Pole und der Gletscher gebunden. Nur gerade 0.3v% der gesamten Süsswasservorräte der
Erde befinden sich in Bächen, Flüssen und Seen.
97.5% Salzwasser
2.5% Süsswasser (davon 0.3 % in Flüssen,
Bächen und Seen, 30.8 % Grundwasser inkl.
Bodenfeuchtigkeit und Dauerfrostboden,
68.9 % Gletscher und permanente
Schneebedeckung)
Gesamtwassermenge Süsswassermenge
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Arbeitsblatt
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Die grössten Wasserverbraucher
Schaut man den Wasserverbrauch der letzten hundert Jahre an, stellt man erstaunliches fest: Die
Bevölkerung hat sich vervierfacht (1.5 Mrd. Menschen 1910 / 6.5 Mrd. Menschen 2010). Die Menge des
verbrauchten Wassers ist jedoch um das Zehnfache gestiegen. Das Problem besteht darin, dass sich die
Menge des zur Verfügung stehenden Trinkwassers nicht vergrössert. Dazu kommt, dass nicht alle
Menschen denselben Zugang zu Wasser haben. In der Schweiz können wir jederzeit den Wasserhahn
aufdrehen, während die Menschen in Burkina Faso einen Weg von 10-20 Minuten zurücklegen müssen,
um am Brunnen Wasser zu holen. Das Brunnenwasser muss dann zu Hause über dem Feuer abgekocht
werden, bevor es getrunken werden kann. In diesen Ländern brauchen die Menschen für das Kochen, die
Hygiene und die Flüssigkeitszunahme gerade Mal soviel Wasser, wie wir für eine WC-Spülung benötigen.
Grösster "Schlucker" Landwirtschaft
Rund zwei Drittel der gesamten Wasserentnahme entfällt heute auf die Landwirtschaft. Etwa 20 Prozent
verbraucht die Industrie, gut zehn Prozent fliessen in private Haushalte. Dabei gibt es enorme regionale
Unterschiede. In Europa entfällt mehr als die Hälfte der Wasserentnahme auf die Industrie. In Asien und
Afrika sorgt die Landwirtschaft über 85 Prozent des Wasserverbrauchs.
Vor allem die sogenannte Grüne Revolution hat den Wasserbedarf der Landwirtschaft stark ansteigen
lassen. Die neuen Pflanzensorten sind zwar widerstandsfähiger und bringen höhere Erträge, aber sie
brauchen auch viel mehr Wasser als traditionelle Sorten.
Wer sind die grössten Wasserverbraucher?
Was denkst du: Wie viel Wasser verbrauchen du und eine Familie an einem Tag?
Lies dazu zu Hause den Wasserzähler ab und wiederhole den Vorgang 24 Stunden
Aufgabe 1: später. Die Differenz der Werte ergibt den Verbrauch deiner Familie. Teile das
Ergebnis durch die Anzahl Menschen in Eurem Haushalt und du erhältst den
Wasserverbrauch pro Person.
Deine Schätzung Die Kontrolle
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Arbeitsblatt
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Welche Länder haben den höchsten bzw. den niedrigsten Wasserverbrauch? Erstelle eine
Aufgabe 2: Schätz-Rangliste und versuche deine Schätzung zu begründen.
Platz 1: Platz 2: Platz 3:
Letzter Platz:07 / QUELLE DES LEBENS
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Arbeitsblatt
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Wasser für alle
Dir rund 6.5 Mrd. auf der Erde müssen sich das Trinkwasser teilen. In Nord- und Westeuropa aber auch in
Südamerika steht viel Süsswasser zur Verfügung. In anderen Regionen – zum Beispiel in Afrika oder im
Nahen Osten – ist das Süsswasser knapp. Die spärlichen Regenfälle reichen nicht aus, um den
Grundwasserspiegel steigen zu lassen. Zudem steigt der Bedarf an Wasser durch die Industrie und die
wirtschaftliche Entwicklung immer mehr. Ebenfalls ist der hohe Wasserbedarf für die Landwirtschaft
dafür verantwortlich, dass das Trinkwasser in einigen Regionen knapp wird.
Die folgenden beiden Karten zeigen, wie sich die Anzahl Menschen zur Verfügbarkeit von sauberem
Trinkwasser verhält.
Schau dir die Karte genau an und versuche diese zu interpretieren. Was kannst du
Aufgabe: herauslesen?
Anzahl der Menschen ohne
Zugang zu sauberem Wasser
Kartogramm der Bevölkerungszahl
der Länder der Welt
Quelle: worldmapper.org
Wie interpretierst du die beiden Karten?07 / QUELLE DES LEBENS
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Arbeitsblatt
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Deine Lösung?
Die Situation spitzt sich zu! Forscher und Ingenieure haben eine Technik entwickelt,
das verfügbare Salzwasser in Süsswasser umzuwandeln.
Stell dir vor: Du bist Ingenieur und müsstest eine Technik entwickeln, mit der man aus
Salzwasser Süsswasser herstellen kann. Wie würde deine Technologie aussehen?
Aufgabe:
Facts: Salzwasser hat einen Salzanteil von durchschnittlich 3.5 %.
Deine Konstruktion:07 / QUELLE DES LEBENS
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Arbeitsblatt
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Die Lösung!
Für die Gewinnung von Süsswasser werden heutzutage zwei Techniken verwendet.
Die erste Technik arbeitet mit Hitze. Das Salzwasser wird auf 115°C erhitzt. Das
Wasser verdampft, wird kondensiert und wieder aufgefangen. Das Salz bleibt zurück.
Eine tolle Idee?
Was ist aus deiner Sicht der Haken an dieser Technologie? Kombiniere geschickt oder
Aufgabe 1: versuche die Informationen auf der Plattform tecmania.ch zu finden. Schreibe die
Antwort ins untenstehende Feld!
Mehr als die Hälfte aller Entsalzungsanlagen funktionieren nach dem Prinzip der
Umkehrosmose. Dabei wird das Salzwasser mit Druck durch einen sehr feinmaschigen
Filter, die so genannte Membrane, gepresst. Das Salz trennt sich in der Membrane vom
Aufgabe 1: Rest des Wassers.
Verfasse eine kurze Zusammenfassung des Umkehrosmose-Verfahrens, das weltweit
angewendet wird. Den Basistext dazu findest du auf www.tecmania.ch.07 / QUELLE DES LEBENS
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Arbeitsblatt
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Versuch / Osmose
Hast du Osmose in einem anderen Bereich schon kennen gelernt?
In der Natur spielt die Osmose eine wichtige Rolle. So regeln beispielsweise die Zellen ihren
Wasserhaushalt mit dieser Technik. Die Natur versucht, immer ein Gleichgewicht herzustellen.
Diffusion: Das Grundprinzip der Osmose
Die Grundlage des Osmose-Prinzips ist die Diffusion. Diffusion bedeutet, dass sich Teilchen (z. B.
Salzteilchen) selbstständig in einem Lösungsmittel (z. B. Wasser) verteilen, bis überall in der Lösung die
gleiche Konzentration erreicht ist. Die Teilchen wandern automatisch von einem Ort hoher
Konzentration zu einem Ort niedrigerer Konzentration, bis das Gleichgewicht hergestellt ist.
Unter Osmose versteht man einen passiven Konzentrationsausgleich zwischen zwei ungleich
konzentrierten (und meist wässrigen) Lösungen, die durch eine feine Membrane (Membrane = Häutchen)
voneinander getrennt sind. Die Membrane zwischen den Lösungen lässt nur kleinere Moleküle wie z. B.
die von Wasser durch, grössere Moleküle jedoch nicht. Man nennt solche Membranen daher
semipermeabel (halbdurchlässig) oder selektiv permeabel (d. h., nur bestimmte, „ausgewählte“
Moleküle werden durchgelassen). Ein Konzentrationsausgleich
kann also nicht dadurch erfolgen, dass die gelösten Moleküle
vom Ort der höheren zum Ort der niedrigeren Konzentration
„wandern“ (genauer: diffundieren). Ein Konzentrations-
ausgleich ist nur dadurch möglich, dass Wassermoleküle den
Ort wechseln und - etwas salopp ausgedrückt - die höher
konzentrierte Lösung verwässern. Wassermoleküle bewegen
sich solange vom Ort der niedrigeren zum Ort der höheren
Konzentration, bis ein Konzentrationsausgleich hergestellt ist
Was passiert in der Natur wenn …
… der osmotische Druck zu gross wird?
Wenn der osmotische Druck zu gross wird, können die Zellen dadurch zum Platzen gebracht werden. Das
passiert mit reifen Kirschen im Regen: Aufgrund der hohen Zuckerkonzentration in der Kirsche nehmen
die Zellen durch die Schale hindurch so viel Regenwasser auf, bis die Kirsche aufplatzt.
...und was, wenn der osmotische Druck zu klein ist?
Der umgekehrte Fall tritt auf, wenn die Flüssigkeit ausserhalb höher konzentriert ist als die
Zellflüssigkeit. Dann wird den Zellen Wasser entzogen; sie schrumpfen und die Pflanze wird welk. Das
passiert zum Beispiel mit einem Salatblatt, das in einer salzigen Marinade liegt.07 / QUELLE DES LEBENS
QUELLE DES LEBENS
Arbeitsblatt
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Versuch
Durchführung: Schneide aus einer Kartoffel zwei möglichst gleich
grosse vierkantige Streifen (ca. 4 cm lang, 2 cm breit und
1 cm hoch). Markiere eine Ecke der Streifen mit einer Stecknadel,
miss die dort angrenzenden Kanten genau ab und trage die
Ergebnisse in die Tabelle ein. Notiere ausserdem das Gewicht der
beiden Streifen. Lege nun den ersten Streifen in ein Gefäss mit
gesättigter Zuckerlösung und den zweiten in ein Gefäss mit
Leitungswasser. Nimm die beiden Streifen in der nächsten Stunde
aus den Flüssigkeiten und ermittle erneut ihre Masse und
Gewichte (vorher abtrocknen).
Beobachtung:
Streifen 1 Streifen 2
Streifen 1 Streifen 2
(nach einiger Zeit (nach einiger Zeit
(zu Versuchsbeginn) (zu Versuchsbeginn)
in Zuckerlösung) in Leitungswasser)
Länge
Breite
Höhe
Gewicht
Ergebnis:
Streifen 1:
Streifen 2:
Welcher Stoff kann also nur gewandert sein?
Was ist deine Erklärung für das Versuchsergebnis?07 / QUELLE DES LEBENS
QUELLE DES LEBENS
Lösungen
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Lösungen
Aufgabe 2: Welche Länder haben den höchsten bzw. den niedrigsten Wasserverbrauch? Erstelle eine
Schätz-Rangliste. Versuche deine Schätzung zu begründen.
Platz 1:Amerika ca. 300Liter
Platz 2: Norwegen ca. 260 Liter
Platz 3: Schweiz ca. 220 Liter pro Tag
Letzter Platz: Haiti: 16 Liter
Aufgabe:
Schaue dir die Karte genau an und versuche, diese zu interpretieren. Was sagen dir diese beiden Karten?
Fast jeder West- und Mitteleuropäer hat Zugang zu sauberem Wasser,
aber nur rund die Hälfte der Menschen in Zentralafrika. Das obere
Kartogramm zeigt dieses krasse Missverhältnis. Die Grösse eines
Landes auf der Karte wird von der Menge der Menschen ohne Zugang
zu sauberem Wasser bestimmt: Westeuropa verschwindet fast
vollständig, Afrika unterhalb der Sahara bläht sich - im Verhältnis zur
Bevölkerungszahl - mächtig auf.
Während Politikwissenschaftler und Geostrategen schon vor künftigen
Weltkriegen ums Wasser warnen, mahnt die Uno, dass wegen
schmutzigen Wassers im Durchschnitt alle 15 Sekunden ein Kind stirbt.
Quelle: Spiegel.deSie können auch lesen
