Arbeitsauftrag 1
Die Schüler*innen sollen typische Anzeichen schlechter Raumluft benennen. Mögliche und erwartbare Punkte sind:
Geruch:
Moderig-muffiger, süßlich-stichiger oder abgestandener Geruch
Wahrnehmung von Körper- oder Essens-Gerüchen, die sich nur langsam verflüchtigen
Thermisches Empfinden/Klima:
Stickige, warme Luft trotz geschlossener Fenster
Feuchte, schwüle Atmosphäre im Raum
Kondenswasser an Fensterscheiben (bei kühler Außentemperatur)
Physische Symptome:
Müdigkeit und Konzentrationsschwierigkeiten
Häufiges Gähnen oder das Bedürfnis, sich zu strecken
Kopfschmerzen oder Druckgefühl im Kopf
Gereizte, trockene Augen und trockener Hals
Schwere Atmung oder ein leichtes Beklemmungsgefühl
Verhaltensauffälligkeiten:
Unruhe oder gesteigerter Bewegungsdrang („Frischluft-Bedürfnis“)
Häufiges Aufstehen, um sich die Beine zu vertreten
Vergesslichkeit oder vermehrte Flüchtigkeitsfehler bei Aufgaben
Arbeitsauftrag 3
Die Schülerinnen und Schüler sollen in eigenen Worten erklären, dass das im Klassenzimmer nachgewiesene CO2 hauptsächlich durch den Gasaustausch von Lebewesen entsteht und beschreiben, wie Menschen, Haustiere und Pflanzen dabei wirken. Mögliche und erwartbare Punkte sind:
Quelle des CO2 durch Respiration:
Menschen atmen Sauerstoff ein und produzieren bei der Zellatmung CO2, das sie wieder ausatmen.
Je mehr Personen (bzw. höhere Aktivität) im Raum sind, desto mehr CO2 sammelt sich an.
Dasselbe gilt für Haustiere: auch Tiere atmen und geben CO2 ab.
Anreicherung bei schlechter Lüftung:
In geschlossenen, unzureichend gelüfteten Räumen kann CO2 nicht entweichen und reichert sich an.
Messwerte über 1 000 ppm CO2 deuten häufig auf zu geringe Frischluftzufuhr hin (wenn gemessen wird).
Rolle der Pflanzen durch Photosynthese:
Bei ausreichendem Tageslicht nehmen Pflanzen CO2 auf und wandeln es in Glucose um, während sie Sauerstoff freisetzen.
Pflanzen können daher das CO2-Niveau etwas senken, sind aber in einem voll besetzten Klassenraum meist nicht genug, um den CO2Anstieg vollständig auszugleichen.
Zusammenfassung der Dynamik:
Menschen/Tiere: Hauptquelle für CO2im Raum durch Ausatmen.
Pflanzen: Tagsüber CO2-Senke, nachts (oder bei Dunkelheit) geringe CO2-Quelle.
Lüftung: Entscheidend, um CO2 nach außen abzuführen und frische Luft hereinzubringen.
Arbeitsauftrag 4
Die Schülerinnen und Schüler sollen in eigenen Worten verständlich erklären, warum ausgeatmetes CO2 nicht „unten liegen bleibt“, sondern sich im ganzen Raum verteilt, und dazu eine einfache Skizze anfertigen. Erwartbare Punkte sind:
1. Physikalische Erklärung
Warme Atemluft und Dichte:
Ausgeatmete Luft ist durch die Körpertemperatur (∼37 °C) wärmer und damit weniger dicht als die kühlere Raumluft.
Weniger dichte (wärmere) Luft steigt nach oben, dichtere (kältere) Luft sinkt, ein klassischer Konvektions¬prozess.
Konvektion:
Durch Temperaturunterschiede im Raum entwickeln sich Strömungen: warme Luft trägt das CO2 nach oben und verteilt es entlang von Decke und Wänden.
In Fensternähe oder an Heizkörpern kann die Luft besonders stark umlagert werden.
Diffusion:
CO2-Moleküle bewegen sich durch Brown‘sche Molekularbewegung vom Ort hoher Konzentration zu Bereichen niedrigerer Konzentration.
Dieser ungerichtete Prozess führt mit der Zeit zu einer gleichmäßigeren Verteilung.
Wechselspiel beider Effekte:
Konvektion transportiert CO2 großräumig und relativ schnell. Diffusion sorgt für das lokale Ausgleichen von Konzentrationsgefällen.
Zusammen führen beide Effekte dazu, dass CO2 im gesamten Volumen des Klassenzimmers verteilt wird.
2. Erwartete Skizze
Raumkontur und Figur
Konvektions-Pfeile:
Große, geschwungene Pfeile, die direkt an der Figur nach oben zeigen und dann seitlich unter der Decke verlaufen.
Beschriftung: „Konvektion“ (ggf. mit kurzer Notiz „warme, weniger dichte Luft steigt nach oben“).
Diffusions-Pfeile:
Viele kleine, ungerichtete Pfeile rund um die Figur, die in alle Richtungen weisen.
Beschriftung: „Diffusion“ (ggf. mit kurzer Notiz „Molekülbewegung im Konzentrationsgefälle“).
Legende oder Beschriftung:
Pfeile farblich oder durch unterschiedliche Strichart
Klare Zuordnung, welche Pfeile Konvektion und welche Diffusion darstellen.
Beispiel Handout
1. Das Problem: Was ist CO2 ?
Kohlendioxid (CO2) ist ein farb- und geruchloses Gas.
Chemisch: Molekül aus C + 2 O-Atomen in gerader Linie (O = C = O).
Unpolar: löst sich kaum in Wasser, bleibt gasförmig.
Entsteht bei der Zellatmung: Wir atmen O2 ein und CO2 aus.
2. Die Ausbreitung: Konvektion & Diffusion:
Warme Atemluft (~ 37 °C) steigt aufgrund Dichteunterschieden auf. Moleküle bewegen sich zufällig. Leichtere Luftpakete tragen CO2 nach oben und an die Raumdecke.
CO2 wandert von hoher zu niedriger Konzentration.
Sorgt für schnelle, großräumige Verteilung.
Sorgt für gleichmäßigen Konzentrationsausgleich.
Möglicherweise analoge Skizze zu Aufgabe 4.
3. Die Auswirkung: Folgen hoher CO₂-Konzentration
Müdigkeit & Schläfrigkeit ab ~ 0,1 % CO2 (1 000 ppm).
Kopfschmerzen und Druckgefühl im Kopf.
Konzentrationsstörungen: Fehlerhäufigkeit steigt.
Leistungsminderung: Logisches Denken und Erinnerung leiden.
Werte über 0,2 % CO2 verschlechtern Wohlbefinden deutlich.
4. Die Messung: Prinzip eines CO₂-Sensors
(Nicht-dispersive Infrarotmessung):
Luftprobe trifft auf Infrarot-Lichtquelle.
CO2-Moleküle absorbieren Licht bei spezifischer Wellenlänge.
Ein Detektor misst die Abschwächung → CO2-Konzentration.
Anzeige in ppm (parts per million)
1. Das Problem: Was ist CO2 ?
Kohlendioxid (CO2) ist ein farb- und geruchloses Gas.
Chemisch: Molekül aus C + 2 O-Atomen in gerader Linie (O = C = O).
Unpolar: löst sich kaum in Wasser, bleibt gasförmig.
Entsteht bei der Zellatmung: Wir atmen O2 ein und CO2 aus.
2. Die Ausbreitung: Konvektion & Diffusion:
Warme Atemluft (~ 37 °C) steigt aufgrund Dichteunterschieden auf. Moleküle bewegen sich zufällig. Leichtere Luftpakete tragen CO2 nach oben und an die Raumdecke.
CO2 wandert von hoher zu niedriger Konzentration.
Sorgt für schnelle, großräumige Verteilung.
Sorgt für gleichmäßigen Konzentrationsausgleich.
Möglicherweise analoge Skizze zu Aufgabe 4.
3. Die Auswirkung: Folgen hoher CO₂-Konzentration
Müdigkeit & Schläfrigkeit ab ~ 0,1 % CO2 (1 000 ppm).
Kopfschmerzen und Druckgefühl im Kopf.
Konzentrationsstörungen: Fehlerhäufigkeit steigt.
Leistungsminderung: Logisches Denken und Erinnerung leiden.
Werte über 0,2 % CO2 verschlechtern Wohlbefinden deutlich.
4. Die Messung: Prinzip eines CO₂-Sensors
(Nicht-dispersive Infrarotmessung):
Luftprobe trifft auf Infrarot-Lichtquelle.
CO2-Moleküle absorbieren Licht bei spezifischer Wellenlänge.
Ein Detektor misst die Abschwächung → CO2-Konzentration.
Anzeige in ppm (parts per million)
