44 Impuls Physik 4, Schulbuch (ISBN: 978-3-209-12341-1) 2 Wie arbeite ich mit diesem Buch? Das Wetter 3 Forschen – Finden – Ausprobieren 3 35 34 Verfasse einen Wetterbericht Die Grafik zeigt das Wetter der nächsten Tage für den Ort „Wetterstein“. Schau sie dir genau an und verfasse dazu einen Wetterbericht. Wie wird das Wetter morgen? Erstelle einen Wetterbericht. In diesem sollen Sonnenscheindauer, Bewölkungsgrad, Niederschlagsart, Niederschlagsmenge, Windstärke und Windrichtung vorkommen. Verwende dazu verschiedene Wetter-Apps (zB die Wetter-App deines Smartphones, die App Windy.com …). Achte beim Herunterladen von Apps darauf, dass keine versteckten Kosten anfallen! Welche App findest du am einfachsten in der Verwendung? Würdest du sie auch weiterhin nutzen? Begründe deine Entscheidung. Do 24°/ 18° leichtes Gewitter 31.05. 90% NW 11 km/h 5,1 l/m2 Fr 23°/ 19° leichter Regen 01.06. 20% NW 15 km/h 0,5 l/m2 Sa 25°/ 19° leicht bewölkt 02.06. 15% W 15 km/h 0,1 l/m2 So 26°/ 19° sonnig 03.06. 0% NW 7 km/h 0,1 l/m2 Tipps Auf den vorigen Seiten findest du die Informationen zu den unterschiedlichen Einträgen. Die verschiedene Bewölkungsgrade kannst du der rechtsstehenden Tabelle entnehmen. Werte deine Daten aus. Welche Gemeinsamkeiten kannst du an verschiedenen Tagen erkennen? Welche Zusammenhänge verschiedener Werte und der anschließenden Wetterveränderung kannst du erkennen? Erstelle dazu auch Diagramme (zB Liniendiagramme) von Temperatur, Windgeschwindigkeit, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck und vergleiche sie miteinander. Trage die Werte dafür in ein geeignetes Computerprogramm (zB Excel) ein. Hat eine Mitschülerin oder ein Mitschüler das Tagebuch am gleichen Ort geführt? Vergleicht eure Werte. Sollten sie voneinander abweichen, versucht mögliche Gründe dafür zu finden. Bedeckung des Himmels Bezeichnung 0 wolkenlos ¼ heiter ½ wolkig ¾ stark bewölkt 1 bedeckt Mein Wettertagebuch Beobachte das Wetter für mindestens zwei Wochen und trage die Werte täglich in die Tabelle auf der nächsten Seite ein. Verwende dafür immer das gleiche Messgerät und die gleiche App und miss immer am gleichen Standort und zur selben Zeit. An diesem Ort habe ich das Wetter gemessen: Zu dieser Tageszeit habe ich gemessen: Diese Messgeräte habe ich dafür verwendet: Diese App hat mich dabei unterstützt: Datum Bewölkungsgrad Niederschlag Temperatur Windgeschwindigkeit Relative Luftfeuchtigkeit Luftdruck Erarbeitungs-Doppelseite Das Wetter 3 3 31 30 Wolken und Niederschläge „Oh nein, es hagelt!“, meint Simon. „Unsinn, das ist ein Graupelschauer.“, korrigiert ihn seine Schwester. „Aber es sieht aus wie Hagel, oder doch wie Schnee? Aber im Sommer? Das kann doch nicht sein?“ Simon ist sich unsicher. Ist es nun Graupel, Schnee, Hagel oder Regen? Wie unterschiedliche Formen von Niederschlag entstehen, erfährst du in diesem Kapitel. Was versteht man unter Luftfeuchtigkeit? Nicht nur der Luftdruck, sondern auch die Luftfeuchtigkeit spielt eine wichtige Rolle in der Entstehung des Wetters. Der Wasserdampf entsteht durch die Verdunstung von Wasser, vor allem aus Meeren, Seen und anderen Gewässern (siehe Infobox). Woraus kann Wasser noch verdunsten? Nennt gemeinsam einige Quellen an Land. Die absolute Luftfeuchtigkeit wird in g/m3 angegeben. Sie gibt an, wie viel Gramm Wasser in einem Kubikmeter Luft vorhanden ist. Luft kann nur eine begrenzte Menge an Wasserdampf aufnehmen. Je höher die Lufttemperatur ist, desto mehr Wasserdampf kann die Luft aufnehmen. Das beeinflusst auch unser Temperaturempfinden. Eine hohe Luftfeuchtigkeit im Sommer fühlt sich „drückend schwül“ an. Wintertage mit wenig Luftfeuchtigkeit wirken „klirrend“ kalt. Die relative Luftfeuchtigkeit wird in Prozent angegeben. Man sagt, die Luft ist gesättigt, wenn sie die größtmögliche Menge an Wasserdampf aufgenommen hat. Sie kann dann keinen Wasserdampf mehr aufnehmen, dh in gesättigte Luft zugefügter Wasserdampf kondensiert zu flüssigem Wasser. Gesättigte Luft hat eine relative Luftfeuchtigkeit von 100 %. Eine relative Luftfeuchtigkeit von 50 % bedeutet, dass in der Luft halb so viel Wasserdampf vorhanden ist, wie sie maximal aufnehmen kann. Die relative Luftfeuchtigkeit wird mit einem Hygrometer gemessen. Manche Thermometer sind mit einem Hygrometer kombiniert (B1). Verdunstung von Wasser Bei der Verdunstung geht Wasser vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über, ohne dass es dabei die SiedeTemperatur erreicht (siehe auch S. 10). Wasserdampf gelangt dabei in die Atmosphäre. Die Sonnenstrahlung überträgt Energie an das Wasser und die Luft, daher steigt deren Temperatur. So wird die Verdunstung angetrieben: Je höher die Temperatur des Wassers ist, desto schneller bewegen sich die Wasserteilchen und desto mehr davon können das flüssige Wasser verlassen. Bei höherer Lufttemperatur kann die Luft außerdem mehr Wasserdampf aufnehmen. B1 Eine Wetterstation zeigt Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit im Innen- und Außenbereich von Gebäuden an. Die Luftfeuchtigkeit gibt an, wie viel gasförmiges Wasser (Wasserdampf) sich in der Luft befindet. ï Man unterscheidet die absolute und die relative Luftfeuchtigkeit. Hauche gegen eine Glasscheibe. Die Luftfeuchtigkeit in deinem Atem kondensiert an der Scheibe. Wische die Scheibe mit einem Tuch ab. Stelle eine begründete Vermutung auf: Was wird sich verändern, wenn du zuvor einen Schluck Wasser trinkst? Warum? Überprüfe deine Vermutung. V3 Bringst auch du Wasser in die Atmosphäre? Materialien Glasscheibe Glas mit Wasser Tuch Wie entstehen Wolken? Wenn aufsteigende feuchte Luft in kühleren Schichten der Atmosphäre abkühlt, sinkt die Menge an Wasserdampf, welche die Luft maximal aufnehmen kann. Die absolute Luftfeuchtigkeit bleibt konstant, während die relative Luftfeuchtigkeit zunimmt. Die Temperatur, ab dem die Luft gesättigt ist, nennt man Taupunkt: Die relative Luftfeuchtigkeit beträgt bei dieser Temperatur 100 %. Sinkt die Temperatur unter den Taupunkt, beginnt der Wasserdampf in der Luft zu kondensieren oder zu resublimieren. Rund um kleine Teilchen (zB Staub, Pollen) bilden sich kleine Wassertröpfchen, bei ausreichend niedrigen Temperaturen auch Eiskristalle. Diese Ansammlungen sind für uns mit freiem Auge sichtbar: Als Wolken oder Nebel. Wie entsteht Niederschlag? Welche Arten von Niederschlägen kennst du? Besprecht und sammelt Begriffe zu zweit. Die häufigste Form des Niederschlags ist Regen und Schnee. Beides entsteht in den Wolken. In den kalten Luftschichten der Atmosphäre bestehen die Wolken hauptsächlich aus Eiskristallen, die bei hoher Luftfeuchtigkeit der Luft wachsen. Werden die Eiskristalle groß genug, fallen sie als Schneeflocken zur Erde. Wenn die Lufttemperatur auf dem Weg zur Erde ausreichend hoch ansteigt, schmelzen die Schneeflocken (B2) und werden zu Regentropfen. In tropischen Gebieten entsteht Regen auch in Wolken, die nur aus Wassertropfen bestehen. Dabei wachsen die Wassertropfen so weit an, bis sie so schwer werden, dass sie zu Boden fallen. Frieren Wassertropfen an Schneekristallen fest, bilden sich kleine Klumpen. Diese sind etwa 5mm groß und werden Graupel genannt. Werden Graupel durch Wind innerhalb der Wolke immer wieder in die Höhe getrieben, frieren immer mehr Wasserteilchen an ihnen fest. Hagel entsteht. Hagelkörner können einige Zentimeter Durchmesser haben und dadurch schwere Schäden verursachen. Zur Hagelabwehr werden auch sogenannte Hagelflugzeuge eingesetzt. Der Nutzen dieser Maßnahme ist umstritten. Sucht zu zweit nach Quellen dazu und bewertet ihre Verlässlichkeit ( S. 46). Würdet ihr Hagelflieger einsetzen? Begründet euren Entschluss. Die Regenmenge, die in einer bestimmten Zeit auf die Erde fällt, wird in l/m2 (Liter pro Quadratmeter) angegeben. Sie wird mit Hilfe eines Niederschlagsmessers gemessen (B3). Kondensstreifen Damit hinter einem Flugzeug Kondensstreifen entstehen können, muss die Luft um das Flugzeug herum die richtige Luftfeuchtigkeit und Temperatur besitzen. Wie bei der Wolkenbildung kondensiert oder resublimiert der ausgestoßene Wasserdampf an Abgasteilchen und bildet die bekannten Streifen. Wolken sind Ansammlungen aus Wassertröpfchen oder Eiskristallen (oder aus beidem) in der Luft. Wolken, die sich nahe dem Erdboden befinden, nennt man Nebel. B2 Jede Schneeflocke hat ihre eigene Form. Keine sieht genau gleich aus wie eine andere. Beim Fallen kann sie noch weiterhin Wasser aufnehmen und so ständig ihre Form verändern. B3 Niederschlagsmesser im Garten ï ï Niederschlag wie Regen, Schnee, Graupel und Hagel entsteht, wenn Eiskristalle in den Wolken wachsen und so schwer werden, dass sie zu Boden fallen. Übungs-Doppelseite Forschen, Finden, Ausprobieren Auf diesen Seiten kannst du dich noch weiter in das Thema vertiefen. Das kann ich 3 Das Wetter 3 33 32 1 Vervollständige die Sätze. Die Luftfeuchtigkeit gibt an, . Je höher die Lufttemperatur ist, . Die Luft ist gesättigt, wenn . Die absolute Luftfeuchtigkeit gibt an, . Die relative Luftfeuchtigkeit wird in . Mit einem Hygrometer . 2 Was wird hier angezeigt? Trage die Buchstaben in der Abbildung ein. A Uhrzeit B Datum C Temperatur im Innenbereich D Temperatur im Außenbereich E Relative Luftfeuchtigkeit im Innenbereich F Relative Luftfeuchtigkeit im Außenbereich G Aktuelles Wetter Bei diesem Versuch untersucht ihr, welche Faktoren die Entstehung von Wolken beeinflussen. Gießt heißes Wasser ca. 3 cm hoch ins Marmeladenglas. Verschließt das Glas und legt den Kühlakku darauf. Was könnt ihr beobachten? Öffnet nun das Glas und füllt noch einmal ca. 1 cm heißes Wasser ins Glas. Werft danach ein brennendes Streichholz in das Glas. Verschließt sofort den Deckel und legt wieder den Kühlakku auf das Glas. Welchen Unterschied könnt ihr zum Versuch ohne Streichholz erkennen? Erklärt, warum dieser Unterschied auftritt. Stellt anschließend eine Hypothese zu folgenden Fragen auf: Wie kann man den Effekt verstärken? Welche Faktoren müsst ihr dafür wie verändern? Plant dazu einen geeigneten Versuch. Tipp: Verwendet die Variablenkontrollstrategie: Ändert in einer Versuchsreihe immer nur einen Faktor und lasst die anderen gleich. Dokumentiert den Versuch schriftlich mit einem Protokoll und mit einem oder mehreren Videos. Überlegt euch dazu, wir ihr die Rollen aufteilt (Versuch durchführen, filmen, Versuchsablauf mitsprechen). V4 Wie entstehen Wolken? B Materialien Marmeladenglas heißes Wasser Streichhölzer Kühlakku (aus Tiefkühler) Wolken und Niederschläge 3 Du möchtest mit deiner Freundin am Wochenende eine Fahrradtour machen. In der Wettervorhersage steht: „Am Samstag steigt die Temperatur tagsüber stark an. Am späten Nachmittag sind Gewitter möglich.“ Erkläre deiner Freundin, wie der starke Temperaturanstieg am Tag mit der Bildung von Gewittern zusammenhängt. Warum ist es sinnvoll, die Tour auf den Vormittag zu legen? 4 Vervollständige die Tabelle. Niederschlagsart Entstehung Aussehen Besonderheit Regen Schnee Graupel Hagel Schneide die Flasche im oberen Drittel durch. Lege den Stein in die Flasche. Markiere die Stelle, ab der die Flasche im Inneren keine Unebenheiten mehr aufweist, mit dem wasserfesten Stift an der Außenseite. Erstelle anschließend eine senkrechte Skala mit einer Einheitsstrecke von 5 mm und beschrifte die vollen Zentimeter ab Null weg. Stülpe nun den abgeschnittenen Teil der Flasche in den unteren und befülle den Regenmesser bis zum markierten Nullpunkt mit Wasser. Stelle deinen Regenmesser nach draußen und überprüfe den Stand des Wassers, nachdem es geregnet hat. Kannst du mit deinem Regenmesser theoretisch auch die Regenmenge in l/m2 bestimmen? Miss 1 Monat lang die Niederschlagsmenge immer am selben Standort. Was musst du beachten, wenn du mit deinem Regenmesser über längere Zeit Messungen durchführst? Notiere deine Messungen digital und erstelle daraus ein passendes Diagramm am Computer. V5 Baue deinen Regenmesser Materialien 1,5 l PET-Flasche Wasser wasserfester Stift großer Stein Schere Lineal Auf diesen Seiten lernst du ein neues Thema kennen. Hier findest du Wissen zum Thema, Aufgaben zur Erarbeitung und Versuche. Liebe Schülerin, lieber Schüler, auf dieser Doppelseite zeigen wir dir, wie „Impuls Physik“ aufgebaut ist. Das Schulbuch hat elf Abschnitte. Jeder Abschnitt besteht aus 2 Kapiteln mit je einer ErarbeitungsDoppelseite und einer Übungs-Doppelseite. Am Ende jedes Abschnitts kannst du auf einer Doppelseite selbst erforschen, Spiele spielen, Versuche durchführen und noch viel mehr. „Impuls Physik“ hat elf Abschnitte, die jeweils aus 10 Seiten bestehen: (Ausnahme: Abschnitt 11 besteht aus 6 Seiten.) 2 Seiten Erarbeitung 2 Seiten Übungen 2 Seiten Erarbeitung 2 Seiten Übungen 2 Seiten Forschen, Finden, Ausprobieren Du findest hier Comics, Rollenspiele, Forschungsaufgaben, Bauanleitungen und vieles mehr. Probiere es aus! Hier kannst du deine Kompetenzen mit Aufgaben und Versuchen festigen. imph4sb_12341.indb 2 07.11.25 13:22 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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