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Kapitel 37 Klimaänderung und erneuerbare Energie

Frage 80 passt zu den Poolthemen 3 Energie und nachhaltige Energieversorgung

keit/Physik als Beruf, 18 Physik und Alltag

a Oft kann man lesen, dass die Atmosphäre das von der Erde abg

strahlte IR wieder reflektiert. Warum ist das nicht rich

tatsächlich? Verwende für deine Erklärung die Abbildung.

b Oft wird die globale Erwärmung der geste

gerten Aktivität der Sonne in die Schuhe ge

schoben. Überprüfe diese Hypothese mit Hilfe

der Abbildung.

Rekonstruktion der Sonneneinstrahlung und der Teperaturveränderung seit 1870. Die roten und türkisen Flächen zeigen unterschiedliche Temperaturmittelugen bzw. deuten die Unsicherheiten in der Bestimmung der Sonnenhelligkeit an (Quelle: S.K. Solanki, M. Fligge, N. Krivova, 2002, preprint).

c Berechne den Gesamtausstoß

für die jeweiligen Länder für das

Jahr 2006 und den Prozentsatz an

der weltweiten Emission und ver-

vollständige die Tabelle. Die Ge-

samtemission betrug 2006 etwa

3·104 Mio. Tonnen. Welche Aus-

sagen kannst du treffen?

d In der Abbildung siehst du das Kyoto-Ziel, das sich Ös

terreich bis zum Jahr 2012 gesetzt hatte. Nimm an, wir

hätten es erreicht. Schätze ab, um wie viel dadurch die

weltweite CO2-Emission gesunken wäre. Verwende dazu

das Ergebnis aus Frage c. Was kann man daraus

Sinnhaftigkeit der Maßnahmen folgern?

(Quelle: Big Bang

Kommentare

80a: Das sichtbare Licht der Sonne durchdringt die Atmosphäre nahezu ungehindert rarotstrahlung umgewandelt (b). Diese wird von bestimmten Molekülen in der Atmosphäre absorbiert und dann in alle Richtungen strahlt. Dadurch wird ein Teil auch wieder zur Erde zurückgeworfen (c). Es handelt sich also um keine Reflexion, sondern um AReemission. Bei einer Reflexion würde das Licht komplett zurückgestrahlt werden.

80b: Der Verlauf der mittleren Temperatur auf der Erde (rot) stimmt von 1860 bis 1970 recht gut mit der rekonstruierten solaren Heüberein. Der Temperaturanstieg auf der Erde seit 1970 lässt sich aber nicht mehr auf die Sonnenhelligkeit zurückführen und ist ein Indiz für den anthropogenen Treibhauseffekt.

80c: Obwohl Amerika nur etwa ein Viertel der Einwohner von China hat, verursachte es 2006 etwa dieselben CO2-Emissionen wie China. Insgesamt produzierten die USA und China etwa 40 % des weltweiten CO2. Katar fällt auf Grund seiner geringen Einwohnerzahl global gesehen kaum ins Gewicht. Es verursacht etwa so viel Emissionen wie Österreich.Indien spielt global gesehen trotz der großen Einwohnerzahl eine relativ geringe Rolle.

80d: Österreich verursacht etwa 0,2 % der weltweiten COWürde es gelingen, diese um 13 % zu senken, würde man weltweit gesehen 0,026Tropfen auf den heißen Stein. Trotzdem sind solche Ziele wichtig, vor allem deshalb, weil sie ein Zeichen setzen und das BewuBevölkerung beeinflussen können.

Schulbuch GmbH & Co. KG, Wien 2010. | www.oebv.at | Big Bang

Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauchabgegolten. Für Veränderungen durch Dritte übernimmt der Verlag keine

Klimaänderung und erneuerbare Energie

Energie und nachhaltige Energieversorgung, 13

und 29 Wetter, Klima, Klimawandel

Oft kann man lesen, dass die Atmosphäre das von der Erde abge-

tiert. Warum ist das nicht richtig? Wie ist es

tatsächlich? Verwende für deine Erklärung die Abbildung.

(Quelle: Big Bang 7, ÖBV)

Oft wird die globale Erwärmung der gestei-

Sonne in die Schuhe ge-

schoben. Überprüfe diese Hypothese mit Hilfe

Rekonstruktion der Sonneneinstrahlung und der Tem-türkisen

Temperaturmittelun-in der Bestim-

mung der Sonnenhelligkeit an (Quelle: S.K. Solanki,

Ziel, das sich Ös-

terreich bis zum Jahr 2012 gesetzt hatte. Nimm an, wir

hätten es erreicht. Schätze ab, um wie viel dadurch die

Emission gesunken wäre. Verwende dazu

. Was kann man daraus für die

(Quelle: Big Bang 7, ÖBV)

die Atmosphäre nahezu ungehindert (a). Wenn es auf die Erde trifft, wird es teilweise in Inrarotstrahlung umgewandelt (b). Diese wird von bestimmten Molekülen in der Atmosphäre absorbiert und dann in alle Richtungen strahlt. Dadurch wird ein Teil auch wieder zur Erde zurückgeworfen (c). Es handelt sich also um keine Reflexion, sondern um AReemission. Bei einer Reflexion würde das Licht komplett zurückgestrahlt werden.

Der Verlauf der mittleren Temperatur auf der Erde (rot) stimmt von 1860 bis 1970 recht gut mit der rekonstruierten solaren Heranstieg auf der Erde seit 1970 lässt sich aber nicht mehr auf die

Sonnenhelligkeit zurückführen und ist ein Indiz für den anthropogenen Treibhauseffekt.

80c: Obwohl Amerika nur etwa ein Viertel der Einwohner von China hat, verursachte es Emissionen wie China. Insgesamt produzierten die USA und Chi-

. Katar fällt auf Grund seiner geringen Einwohnerzahl global gesehen kaum ins Gewicht. Es verursacht etwa so viel Emissionen wie Österreich.

obal gesehen trotz der großen Einwohnerzahl eine relativ geringe Rolle.

% der weltweiten CO2-Emissionen (siehe Frage c). % zu senken, würde man weltweit gesehen 0,026 % weniger CO2 freisetzen. Absolut gesehen ist das ein

Tropfen auf den heißen Stein. Trotzdem sind solche Ziele wichtig, vor allem deshalb, weil sie ein Zeichen setzen und das Bewu

Maturafragen für Big Bang 7

Bang 6 | ISBN: 978-3-209-04868-4 Unterrichtsgebrauch gestattet.

Verantwortung.

13 Physik als forschende Tätig-

W4 Auswirkungen erfas-sen und beschreiben

E4 Ergebnisse analysie-ren, interpretieren und durch Modelle abbilden

S1 Quellen aus naturwiss. Sicht bewerten und Schlüsse ziehen

W3 Vorgänge darstellen, erläutern und kommuni-zieren

W3 Vorgänge darstellen, erläutern und kommuni-zieren S2 Bedeutung, Chancen und Risiken von natur-wiss. Erkenntnissen er-kennen, um verantwor-tungsbewusst handeln zu können

. Wenn es auf die Erde trifft, wird es teilweise in Inf-rarotstrahlung umgewandelt (b). Diese wird von bestimmten Molekülen in der Atmosphäre absorbiert und dann in alle Richtungen wegge-strahlt. Dadurch wird ein Teil auch wieder zur Erde zurückgeworfen (c). Es handelt sich also um keine Reflexion, sondern um Absorption und

Der Verlauf der mittleren Temperatur auf der Erde (rot) stimmt von 1860 bis 1970 recht gut mit der rekonstruierten solaren Helligkeit

freisetzen. Absolut gesehen ist das ein Tropfen auf den heißen Stein. Trotzdem sind solche Ziele wichtig, vor allem deshalb, weil sie ein Zeichen setzen und das Bewusstsein der

Maturafragen für Big Bang 7

© Österreichischer Bundesverlag Schulbuch GmbH & Co. KG, Wien 2010. | www.oebv.at | Big Bang 6 | ISBN: 978-3-209-04868-4 Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. Für Veränderungen durch Dritte übernimmt der Verlag keine Verantwortung.

Kapitel 37 Klimaänderung und erneuerbare Energie

Frage 81 passt zu den Poolthemen 3 Energie und nachhaltige Energieversorgung, 13 Physik als forschende Tätig-

keit/Physik als Beruf, 18 Physik und Alltag und 29 Wetter, Klima, Klimawandel

a Schätze ab, wie lange die Sonne auf die Erde

starhlen muss, damit diese Energie (theoretisch)

dem Jahresbedarf der gesamten Menschheit ent-

spricht (5,1∙1020 J im Jahr 2011)? Verwende dafür

die Abbildung und zähle zum Erdradius 80 km der

Atmosphäre dazu.

(Quelle: Big Bang 7, ÖBV)

W3 Vorgänge darstellen, erläutern und kommuni-zieren

b Argumentiere möglichst einfach, warum es nicht möglich sein kann,

dass ein Rotor dem Wind die gesamte kinetische Energie entzieht.

(Quelle: Big Bang 7, ÖBV)

E2 Fragen stellen und Vermutungen aufstellen

c Als graue Energie wird die Energiemenge bezeichnet, die für Herstellung, Transport, Lage-

rung, Verkauf und Entsorgung eines Produktes benötigt wird. Der Strom-Energiebedarf eines

Haushalts beträgt etwa 3000 kWh im Jahr. Um wie viel steigt der Energiebedarf einer Familie

in Prozent, wenn diese 1) jeden Tag 4 Aludosen in den normalen Müll wirft, 2) alle 3 Jahre

einen neuen PC kauft, 3) alle 10 Jahre ein neues Auto und 4) die Punkte 1) bis 3) alle zutref-

fen? Vervollständige die Tabelle! Welche Schlüsse kann man daraus ziehen?

W3 Vorgänge darstellen, erläutern und kommuni-zieren S2 Bedeutung, Chancen und Risiken von natur-wiss. Erkenntnissen er-kennen, um verantwor-tungsbewusst handeln zu können

Kommentare

81a: Wenn man zum Erdradius (6370 km) noch 80 km Atmosphäre rechnet, dann bestrahlt die Sonne eine Kreisscheibe mit einem Radius von 6450 km. Das ergibt eine Fläche von r

2π = (6,45·106 m)2∙π = 1,31∙1014 m2. Wenn man mit der Solarkonstante multipliziert, bekommt man die Joule pro Sekunde, die auf die Erde gestrahlt werden: 1,31∙1014 m2∙1367 J/(sm2) = 1,79∙1017 J/s. Wenn man den Gesamtenergiebe-darf der Erde in einem Jahr mit 5,1∙1020 J annimmt, dann muss die Sonne 5,1∙1020 J/(1,79∙1017 J/s) ≈ 2850 s ≈ 48 min scheinen.

81b: Wenn man die gesamte kinetische Energie entziehen könnte, dann würde die Luft hinter dem Rotor zum Stillstand kommen. Dann käme es aber gewissermaßen zu einem Luftstau, der auch die Luft vor dem Rotor zum Stillstand bringen würde, und dann würde der Rotor zum Stillstand kommen.

81c: Überraschender Weise schlagen sich die Aludosen mit Abstand am stärksten zu Buche. Wenn eine Familie also jeden Tag 4 Aludosen einfach in den normalen Müll wirft, dann erhöht sie indirekt den Energiebedarf um 233 % im Jahr. Salopp gesagt ist das also doppelt so schlimm, wie al-le 10 Jahre ein Auto zu kaufen. Das unterstreicht die enorme Bedeutung, Aludosen wieder zu recyceln. In Summe erhöht sich der Energiebedarf der Familie um 366 %, er steigt also um den Faktor 3,66 an, ohne dass das in den „normalen“ Statistiken ausgewiesen ist.