RGP Maisenbacher Unterrichtsprojekt Methan 7. Station

RGP Maisenbacher
Unterrichtsprojekt Methan
7. Station - „Treibhauseffekt“ verschiedener Gase im Vergleich zu
Methan
Grundlagen:
Treibhauseffekt: Die kurzwellige Sonnenstrahlung wird an der Erdoberfläche in langwellige Wärmestrahlung
umgewandelt, die so die Atmosphäre von unten her aufheizt. Diese sogenannte Wärmerückstrahlung der
Erde wird von den Gasen in der Atmosphäre (Wasserdampf, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoffdioxid ...)
unterschiedlich stark absorbiert. Bei Wärmestrahlung handelt es sich wie bei sichtbarem Licht um
elektromagnetische Wellen. Zu ihrer Messung kann eine Thermosäule verwendet werden, die Wärme in
elektrische Spannung umwandelt. Diese kann mit einem Millivoltmeter angezeigt werden. Wenn zwischen
Wärmequelle und Thermosäule verschiedene Stoffe eingebracht werden, kann gezeigt werden in welchem
Umfang die Stoffe die Wärme absorbieren.
Chemikalien:
Aus Druckdosen (oder Gasbomben): Stickstoff, Methan (oder Erdgas), Propan-Butan-Gemisch
(Gas für Cartouchen-Brenner bzw. Camping-Gas), Kohlenstoffdioxid, Lachgas (Treibgas für
Sprühsahne)
Geräte:
600 Watt Baulampe*, 1m lange Pappröhre in die mit dem Korkbohrer Löcher für Gummi-stopfen
gebohrt wurden, Frischhaltefolie, 2 Gummiringe, 2 Gummistopfen mit Bohrung, 2 Kapillarrohre
mit Hahn, Stativmaterial, Millivoltmeter oder AD-Wandler (Cassy, Cobra, All-Chem-Misst o.Ä.) und
PC mit Software zur Messwerterfassung
Versuchsaufbau und Durchführung:
Blende aus
Pappe
Thermosäule
nach Moll
Papprohr
Gummiband
Baulampe
600W
Frischhaltefolie
Kapillarrohr mit Hahn
für den Gasaustausch
Aufgabe:
Ermittle wie stark verschiedene gasförmige Stoffe Wärmestrahlung absorbieren. Nimm dazu eine
entsprechende Messkurve Spannung (mV) gegen Zeit auf. Fülle das Papprohr zunächst mit
Stickstoff und beobachte einige Minuten. Fülle dann ein anderes Gas ein und beobachte den
Kurvenverlauf bis sich ca. 2-3 Minuten lang die Spannung nicht mehr verändert. Spüle mit
Stickstoff und beobachte die Veränderung der Spannung.
Wiederhole diese Messungen mit den anderen Gasen.
Zur Auswertung:
Ermittle aus der Messkurve welche Gase am besten Wärme absorbieren. Vergleiche mit Literaturwerten
(Internetrecherche: Treibhausgase).
* Die Baulampe lieferte deutlich bessere Ergebnisse als ein 100Watt IR-Wärme-Strahler und eine
laborübliche Heizplatte. Bei der Baulampe lagen die gemessenen Spannungen etwa zwischen 1 bis 5mV
und es konnte auf einen Messwertverstärker verzichtet werden. VORSICHT! Rohr innen darf nicht dunkel
sein! Sonst könnte das einfallende Licht ja in Wärme umgewandelt werden. Wenn verschiedene Röhren
zum Vergleichen der Gase benutzt werden, müssen sie unbedingt baugleich sein.
Der Abstand zwischen Baulampe und Apparatur sollte nicht zu gering gewählt werden, damit Folie
und Pappe nicht zu stark erwärmt werden (Brandgefahr).