07 Wasser - Quelle des Lebens - Tecmania.ch

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07 Wasser - Quelle des Lebens - Tecmania.ch

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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Aufgabe:

Zeichne in der unten stehenden Säule mit verschiedenen Farben ein, wie sich das

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,

chen 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?

Aufgabe 1:

Lies dazu zu Hause den Wasserzähler ab und wiederhole den Vorgang 24 Stunden

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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Aufgabe 2:

Welche Länder haben den höchsten bzw. den niedrigsten Wasserverbrauch? Erstelle eine

Schätz-Rangliste und versuche deine Schätzung zu begründen.

Platz 1: Platz 2: Platz 3:

Letzter Platz:


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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.

Aufgabe:

Schau dir die Karte genau an und versuche diese zu interpretieren. Was kannst du

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?


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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.

Aufgabe:

Stell dir vor: Du bist Ingenieur und müsstest eine Technik entwickeln, mit der man aus

Salzwasser Süsswasser herstellen kann. Wie würde deine Technologie aussehen?

Facts: Salzwasser hat einen Salzanteil von durchschnittlich 3.5 %.

Deine Konstruktion:


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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?

Aufgabe 1:

Was ist aus deiner Sicht der Haken an dieser Technologie? Kombiniere geschickt oder

versuche die Informationen auf der Plattform tecmania.ch zu finden. Schreibe die

Antwort ins untenstehende Feld!

Aufgabe 1:

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

Rest des Wassers.

Verfasse eine kurze Zusammenfassung des Umkehrosmose-Verfahrens, das weltweit

angewendet wird. Den Basistext dazu findest du auf www.tecmania.ch.


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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 Konzentrationsausgleich

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.


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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

(zu Versuchsbeginn)

Streifen 1

(nach einiger Zeit

in Zuckerlösung)

Streifen 2

(zu Versuchsbeginn)

Streifen 2

(nach einiger Zeit

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?


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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.de

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