Das Prinzip der Erderwärmung
Grundsätzliches
Alle Organismen auf der Erde benötigen Wasser und Sauerstoff. Alle Säugetiere atmen Kohlenstoffdioxid aus und entwicklen bei der Verdauung Methangase, die als Flatulenz in die Umgebung abgegeben werden. Diese Gase reichern sich in der Atmosphäre an, sofern sie nicht als lebensnotwendiger Stoff umgebaut werden können, wie das Kohlenstoffdioxid, das für Pflanzen die Grundlage der Lebenserhaltung durch die Photosynthese bildet.
Zu diesen natürlichen und unvermeidbaren atmosphärischen Veränderung kommen jedoch noch vom Menschen verursachte Emissionen, die landläufig als Umweltverschmutzung bezeichnet werden.
Dieses Kapitel soll naturwissenschaftlich dieser Umweltverschmutzung begegnen, und erhebt keinen Anspruch auf moralische oder erzieherische Bewertungen.
Leben auf der Erde
Für das als terrestrisch bezeichnet Leben ist eine flüssiges (Süß-)Wasser notwendig, was voraussetzt, dass die die durchschnittliche Planetentemperatur oberhalb von 0°C liegen muss. Planeten, die dieser Voraussetzung genügen befinden sich in der habitablen Zone, wie unsere Erde. Auch der Mars befindet sich noch in der habitablen Zone, weiter entferntere äußere Planeten sind jedoch zu kalt, die in Sonnenrichtung näheren Planeten sind zu heiß.
Die mittlere zu erwartende Jahrestemperatur der Erde liegt durch die natürlichen Emissionen bei 14°C oben diese Gase läge sie bei -18°C. Das nachfolgende Applet, zeigt, dass sich der Temperaturhaushalt der Erde durch die Erdrotation erklären lässt. Die sonnenzugwandte Seite heizt sich durch die Wärmestrahlung auf, und kühlt sich auf der sonnenabgewandtene Seite ebenfalls durch Wärmestrahlung ab.
Warum ist es auf der Erde warm?
Die Erderwärmung
Das Jahr 2016 gilt als das wärmste Jahr, weil hier die durchschnittliche globale mittlere Jahrestemperatur um 1,54°C über dem zu erwarteten Wert von 14°C liegt. Im Jahr 2019 lag die dieser Wert bei 1,42°C. Somit beträgt die aktuelle durchschnittliche globale Jahrestemperatur etwa 15,5°C.
Wie im Applet schemtisch dargestellt, verändert die Luftverschmutzung die 'Hülle' der Erde, anschaulich gesprochen wird die Luft 'dicker', dadurch kann nachts nicht mehr soviel Wärme abgestrahlt werden.
Beobachtungsaufgabe:
Wenn Sie nachts spazieren gehen - sofern erlaubt- schauen Sie in den Himmel. Können Sie die Sterne gut sehen? Wie empfinden Sie die Temperatur? Wiederholen Sie das bei stark bewölktem Himmel? Wie ist Ihr Temperaturempfinden jetzt?
Grob gesprochen verhindert die Anreicherung der Atmosphäre mit den Gasen Methan und Kohlenstoffdioxid die nächtliche Wärmeabstrahlung.
Als Klimakiller Nummer 1 gilt hier das Kohlenstoffdioxid (CO2), dass immer dann entsteht, wenn Kohlenstoff verbrannt wird. Alle organischen Stoffe enthalten Kohlenstoff, und organische Stoffe werden auch fossile Stoffe genannt.
Fossile Energieträger sind Holz, Kohle, Öl, und Benzin. Als Verbrennung bezeichnet man die chemische Verbindung eines Stoffe mit Sauerstoff.
C + O2 CO2
Benzin besteht aus sogenannten Kohlenwasserstoffen, also Ketten aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Jedes einzelne Kettenglied besteht aus einem Kohlenstoffatom und drei Wasserstoffatomen. Ein Blick in das Periodensystem der Elemente zeigt, dass aus 15 g Kohlenwasserstoff (das ist ist genau ein Kettenglied: 12 + 1 + 1 +1) 44g Kohlenstoffdioxid entsteht. (12 + 16 + 16). Das ist also ungefähr dreimal so viel. Da Benzin auch noch anderer Stoffe enthält, ist die tatsächliche CO2 - Emission etwas geringer. Man sagt, dass aus 1 Liter Benzin, 2,3 kg CO2 entstehen. Die Dichte von CO2 beträgt etwa bei 273 K und 1013 hPa. Die Temperatur am Auslassventil eines Autos liegt bei etwa 800°C. Berechnen Sie sie Menge CO2 in Kubikmetern, die beim Verbrennen von einem Liter Benzin entsteht. Beachten sie die allgemeine Gasgleichung: Klicken Sie aufPeriodensystem und versuchen Sie diese wichtige Tabelle zu verstehen. Formulieren Sie Fragen dazu.