g4_lehrer - Didaktik der Physik!

NuT
G4
Wasser als Grundlage des Lebens
Wasserspeicher Boden
L
Zeitbedarf:
1. Tag: 30 Minuten, anschließend täglich 5 - 10 Minuten
Ziel:
Die Schülerinnen und Schüler sollen die Wasserspeicherkapazität
von verschiedenen Bodenarten kennenlernen.
Material:
Verschiedene Böden, z.B. Sandboden,
lehmiger Ackerboden, humusreicher
Gartenboden, Trockenschrank bzw.
Backofen, gleich große Trichter mit
Auslasshahn bzw. Trichter, an denen ein
kurzes Schlauchstück mit Klemme
angeschlossen ist, Papierfilter, Waage,
Bechergläser
Aufgabe:
Vergleiche das Wasserspeichervermögen verschiedener Bodenarten.
Durchführung: 1. Trockene die Böden im Trockenschrank (Klumpen ggfs.
zerreiben).
2. Bearbeite Auswertung 1.
3. Fülle die Böden in die mit feuchtem Filterpapier ausgelegten
Trichter.
4. Wiege die gefüllten Trichter und notiere das Gewicht in der
Tabelle.
Bodenarten
Trockengewicht
Gewicht
vollgesogen
Gewicht des
Wasseranteils
Gewicht nach 2
Tagen
Gewicht des
Wasseranteils
Gewicht nach 4
Tagen
Gewicht des
Wasseranteils
Gewicht nach 6
Tagen
Gewicht des
Wasseranteils
5. Gieße langsam bei geschlossener Schlauchklemme Wasser in
jeden Trichter, bis der Boden kein Wasser mehr aufnehmen kann
(glänzender Wasserfilm an der Oberfläche).
6. Das überschüssige Wasser lasse durch Öffnen der
Schlauchklemme abfließen, bis der Ausfluss nicht mehr tropft.
7. Die im Boden gespeicherte Wassermenge ermittele durch
Bestimmung der Gewichtszunahme des gefüllten Trichters.
8. Wiederhole die Bestimmung der gespeicherten Wassermenge in
Abständen von zwei Tagen. Bewahre die Trichter an einem nicht
sonnigen Platz und abseits einer Wärmequelle auf.
Auswertung: 1. Vergleiche die Bodenarten in Bezug auf die Korngröße, die
Beschaffenheit der Krümel und die Hohlräume. Notiere deine
Beobachtungen.
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2. Vergleiche die Böden hinsichtlich ihrer Fähigkeit Wasser
aufzunehmen (wie schnell versickert das Wasser in der
Bodenprobe? Wie viel Wasser muss hinzugegeben werden, bis
sich der Wasserfilm bildet?).
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3. Vergleiche die Böden hinsichtlich der Fähigkeit das
aufgenommene Wasser zu speichern.
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4. Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Beschaffenheit der
Böden und ihrer Fähigkeit Wasser zu speichern?
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Entsorgung:
keine besonderen Hinweise nötig
Quelle:
Handreichung "Lernort Boden"
Hintergrund:
Boden verfügt über die Fähigkeit, Wasser entgegen der Schwerkraft
zu halten bzw. zu speichern. Dieses so genannte Haftwasser ist
entweder adsorptiv oder kapillar gebunden, wobei nur letzteres für die
Pflanzen verfügbar ist bzw. verhältnismäßig leicht wieder abgegeben
werden kann (z.B. auch durch Verdunstung). Um Wasser kapillar im
Boden zu halten, dürfen die "Röhrendurchmesser" des miteinander
vernetzten Hohlraumsystems des Bodens nicht größer als 0.1 mm
sein. Je kleiner allerdings die "Röhrendurchmesser" (also die
Bodenarten) werden, desto stärker halten die kapillaren Kräfte das
Wasser bzw. wirken sich adsorptive Bindungskräfte aus. Damit ist zu
erwarten, dass aus grober Bodenart zusammengesetzte Böden
(sandige Böden) eine schlechte Wasserspeicherfähigkeit aufweisen,
hingegen besonders feinkörnige Böden (Tonböden) zwar Wasser
aufnehmen und speichern können, dieses allerdings verhältnismäßig
schlecht bzw. langsam wieder abgeben. Ein "Optimum" für die
Pflanzen besitzen Böden mit einem hohen Anteil an mittelgroßen
Poren (ca. 0.1 mm Durchmesser), d.h. schluffige Böden (z.B.
Lössböden).
Did. Hinweis: Das Trocknen des Bodens im Trockenschrank oder Backofen bewirkt,
dass selbst adsorptiv gebundenes Wasser verdunstet. In Punkt 2 des
Vorgehens wird die Bodenart bestimmt, um eine Beziehung zur
Wasserspeicherkapazität herstellen zu können. Der Versuch kann
gleichzeitig dazu dienen, die unterschiedliche
Wasseraufnahmefähigkeit verschiedener Bodenarten zu
demonstrieren. Dazu wird diejenige Wassermenge bestimmt bzw.
miteinander verglichen, die notwendig ist, dass sich der glänzende
Wasserfilm auf der Bodenprobe bildet. Nach dem Ablassen des
Wassers zeigen schluffige Bodenarten die größte Gewichtszunahme,
sandige die geringste. Die Wiederholungsmessungen des
"Feuchtgewichtes" im Abstand von jeweils zwei Tagen, wird zeigen,
dass sandige Bodenarten im Vergleich zu den schluffigen und tonigen
verhältnismäßig rasch ihr Trockengewicht erreichen. Am langsamsten
geschieht dies bei der tonigen Bodenart, dort kann sich ein
konstantes Feuchtgewicht einstellen (hoher Anteil nur langsam
verdunstendes und nicht pflanzenverfügbares Wasser).
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