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Was passiert mit verschmutztem Wasser im Wasserkreislauf?

Ein Kind und die Comicfigur des Projekts mit Motiven zum Thema Wasser

Übersicht

Primarstufe

Grundschule, Natur und Technik, Naturwissenschaften, Geographie, Andere

Nachhaltigkeit, Primarstufe

Deutsch

Überblick

Schlüsselwörter: Wasserkreislauf, Wasserreinigung, Verschmutzung, Verdunstung, Kondensation, Niederschlag
Fächer: Naturwissenschaften, Geografie, Gesellschaftswissenschaften, Umweltbildung
Altersstufe: 6–10 Jahre
Schwierigkeitsgrad: ● ○ ○ (leicht)

Symbolbild für das UN-Ziel für nachhaltige Entwicklung 6  Symbolbild für das UN-Ziel für nachhaltige Entwicklung 13  Symbolbild für das UN-Ziel für nachhaltige Entwicklung 14  Symbolbild für das UN-Ziel für nachhaltige Entwicklung 15

Dieses Experiment ist Teil der Einheit „Wasser - Weg mit dem Dreck!“ der Autorinnen Iro Koliakou (GR), Cláudia Meirinhos (PT), Jane Shimizu (IE).

Inhalt

Das Experiment
Benötigte Materialien
Anleitung zum Experiment
Das Experiment mit dem Ergebnis
Erklärvideo
Hintergründe zum Experiment
Binnendifferenziertes Lernen
Berufsorientierung
Ausblick

Zusammenfassung

In diesem Video wird der Wasserkreislauf und seine Funktion als natürliche Reinigung simuliert. Mit einer Fünf-Liter-Flasche, rotem Farbstoff, Plastikfolie und einem Stein beobachten die Schüler*innen die Phasen der Verdunstung, der Kondensation und des Niederschlags. Nach zwei Stunden an einem sonnigen Fenster sammelt sich klares Regenwasser in einer Tasse und veranschaulicht den Reinigungsprozess des Wasserkreislaufs und seine wichtige Rolle bei der Erhaltung sauberer Wasserquellen.

Die Comicfigur Lila mit Regenschirm

Wasser ist eine grundlegende Ressource, und das Verständnis seiner natürlichen Reinigungsprozesse ist entscheidend für das Umweltbewusstsein der Schüler*innen. Ziel dieser Aktivität ist es, den Schüler*innen ein praktisches Experiment anzubieten, das das Konzept des Wasserkreislaufs als natürliches Reinigungssystem veranschaulicht.

Dieses Experiment ist vom Wasserkreislauf der Erde inspiriert, einem Prozess, bei dem Wasser ständig recycelt und gereinigt wird, um es für den Verbrauch nutzbar zu machen.

Das Experiment

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Benötigte Materialien

  • ein großer, offener, durchsichtiger Behälter (bspw. eine aufgeschnittene Fünf-Liter-Flasche, ein Kunststoffbehälter für Lebensmittel oder eine Glaswanne)
  • rote Farbe und einen Pinsel oder Lebensmittelfarbe (um das Wasser einzufärben)
  • eine Tasse oder ein Glas (um den “Regen” aufzufangen)
  • Frischhaltefolie (um die Öffnung der Flasche abzudecken)
  • eine Schere
  • ein kleiner, schwerer Stein oder ein Gewicht (um Druck auszuüben und Regen zu simulieren)
  • Wasser
  • Sonnenlicht (z.B. ein sonniger Platz am Fenster für die Verdunstung)
  • eine Topfpflanze, die den Erdboden und einen Baum darstellt (optional)

Anleitung zum Experiment

  1. Das Konzept des Wasserkreislaufs sollte vor der Durchführung des Experiments mit den Schüler*innen wiederholt werden. Dieser natürliche Prozess wird mit dem Experiment simuliert.
  2. Der Behälter wird ausgewählt. Im Video wurde eine 5-Liter-Flasche verwendet.
  3. Gegebenenfalls wird eine große Öffnung in den Behälter geschnitten.
  4. Die Topfpflanze wird in den Behälter gestellt.
  5. Der Behälter wird mit Wasser gefüllt.
  6. Einige Tropfen roter Farbe werden mit dem Pinsel in das Wasser gegeben, um es einzufärben. Dies stellt die Verunreinigung des Wassers dar.
  7. Die Tasse oder das Glas wird in den Behälter gestellt. Die Tasse oder das Glas muss innen trocken bleiben.
  8. Die Öffnung des Behälters wird mit einer Plastikfolie bedeckt. Er muss gut verschlossen sein.
  9. Der kleine, schwere Stein oder das Gewicht wird auf die Plastikfolie gelegt. Er muss direkt über der Tasse oder dem Glas positioniert werden.
  10. Der Aufbau soll an einem sonnigen Platz aufgestellt werden, wo er direktes Sonnenlicht bekommt.
  11. Nun muss man mindestens zwei Stunden warten. Im Anschluss schauen die Schüler*innen nach, was sich im Becher oder Glas befindet.

Fragen an die Schüler*innen

Vorschläge für Fragen an die Schüler*innen nach dem Ende des Videos:
 

  • Was passiert mit dem Wasser im Behälter, wenn wir ihn an einem sonnigen Platz aufstellen?
  • Welche Rolle spielen die Plastikfolie und der Stein in diesem Experiment?
  • Kannst du das Konzept der Verdunstung mit deinen eigenen Worten erklären?
  • Was erwartest du nach einiger Zeit auf der Plastikfolie zu sehen, und warum?
  • Wie hilft das Gewicht des Steins beim Sammeln und Herabfallen von Wassertropfen?
  • Und was hat das mit der Bildung von Niederschlag in der Atmosphäre zu tun?
  • Warum ist der Prozess, den wir demonstrieren, wichtig für die Umwelt und unser tägliches Leben?

Hier können Sie das Arbeitsblatt zu diesem Experiment als docx und PDF herunterladen.

Hier finden Sie die Antworten für Lehrkräfte als docx und PDF.

Das Experiment mit dem Ergebnis

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Das Erklärvideo

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Hier können Sie das Skript des Erklärvideos als docx- oder als PDF-Datei herunterladen.

Der Wasserkreislauf, ein lebenswichtiger Prozess auf der Erde, umfasst die ständige Bewegung von Wasser von der Erdoberfläche in die Atmosphäre und wieder zurück. Die Phasen des Wasserkreislaufs sind Verdunstung, Kondensation und Niederschlag. Im Folgenden wird erläutert, wie diese Phasen mit dem Experiment zusammenhängen:

Verdunstung

Bei diesem Experiment wird das Wasser im Behälter mit roter Farbe oder Lebensmittelfarbe eingefärbt, um Verunreinigungen darzustellen. Wenn du den Aufbau in der Nähe eines sonnigen Fensters aufstellst, wird das Wasser durch die Sonnenenergie erwärmt. Dadurch gewinnen die Wassermoleküle an der Oberfläche so viel Energie, dass sie von einem flüssigen Zustand in einen gasförmigen (Wasserdampf) übergehen. Dieser Vorgang wird als Verdunstung bezeichnet. Es ist, als würde das Wasser in der Luft „verschwinden“.

Kondensation

Der Wasserdampf steigt im Inneren des Behälters auf bis zur Kunststofffolie, die die Öffnung des Behälters abdeckt. Diese Kunststofffolie simuliert die obere Atmosphäre, in der die Temperaturen niedriger sind als am Boden. Wenn der Wasserdampf mit der kühleren Oberfläche der Kunststofffolie in Berührung kommt, verliert er Energie und verwandelt sich wieder in winzige Wassertröpfchen. Dieser Vorgang wird als Kondensation bezeichnet. Diese Wassertröpfchen sammeln sich auf der Kunststofffolie und simulieren so die Wolkenbildung in der realen Atmosphäre.

Niederschlag

Da immer mehr Wasserdampf zu Wassertröpfchen kondensiert, sammeln sich diese auf der Plastikfolie. Der Stein, der oben auf der Folie liegt, macht eine Delle in die Folie, sodass das kondensierte Wasser über sie durch die Schwerkraft zum tiefsten Punkt fließt. Wenn genügend Wassertröpfchen zusammengeflossen sind und ihr Gewicht so groß ist, dass sie nicht mehr an der Folie haften können, „fallen“ oder „regnen“ sie in den Behälter hinab. Dieser Niederschlag imitiert die Entstehung von Regen oder anderer Formen des Niederschlags im Wasserkreislauf.

Das Experiment

Das Experiment veranschaulicht die natürliche Reinigung durch den Wasserkreislauf. Wasser an der Wasseroberfläche verdunstet und die Verunreinigungen bleiben im Wasser zurück. Dieser Prozess sorgt dafür, dass das Wasser, das wir in Form von Niederschlägen erhalten, relativ sauber und sicher für die weitere Nutzung ist. Ein ähnlicher Prozess findet bei der Bildung von Salz statt: Wasserdampf steigt in die Atmosphäre auf und lässt Salzkristalle zurück.

In dem Erklärvideo scheinen die Wassertropfen eine bestimmte Form zu haben. Diese Tropfenform ist ein weit verbreitetes Missverständnis. Wir sind uns bewusst, dass die Tropfen in Wirklichkeit nicht diese Form haben, sondern rund sind, aber wir verwenden dieses Bild, weil es eine für Kinder vertraute Darstellung ist.

Was hat dieses Video mit Nachhaltigkeit zu tun?

Das Experiment demonstriert die Rolle des natürlichen Wasserkreislaufs als natürliches Reinigungssystem. Es zeigt, wie verunreinigtes Wasser, dargestellt durch das gefärbte Wasser in der Flasche, in sauberes und klares Regenwasser umgewandelt wird. Dies verdeutlicht das natürliche System der Erde, die eigene Wasserressourcen nachhaltig zu erhalten.

Das Projekt vermittelt das Verständnis für das empfindliche Gleichgewicht der Umwelt und die Bedeutung des Erhalts sauberer Wasserquellen. Es zeigt, wie in der Natur Wasser effizient recycelt und gereinigt wird, und unterstreicht die Notwendigkeit des verantwortungsvollen Umgangs mit Wasser.

Das praktische Experiment im Video inspiriert möglicherweise die nächste Generation von Umweltschützer*innen. Es zeigt, dass Einzelpersonen durch MINT-Bildung und wissenschaftliches Verständnis zu nachhaltigen Praktiken beitragen können, um die Erde zu schützen.

Binnendifferenziertes Lernen

Hier finden Sie einige Vorschläge, wie Sie dieses Material an unterschiedliche Lernniveaus und Lerntypen in Ihrer Klasse anpassen können.

Für den Einstieg

Zur Vereinfachung können Sie noch mehr visuelle Hilfsmittel, Zeichnungen und Bilder einbeziehen, damit die Schüler*innen die Idee der Experimente besser verstehen. Verwenden Sie bebilderte Schritt-für-Schritt-Anleitungen neben schriftlichen oder gesprochenen Anweisungen.

Für Schüler*innen mit speziellen Bedürfnissen müssen Sie die Materialien möglicherweise so abändern, dass sie besser zugänglich sind, z. B. durch größere Behälter oder taktile Elemente für Schüler*innen mit Sehbehinderungen.

Für Fortgeschrittene

Ermutigen Sie fortgeschrittene oder begabte Kinder dazu, die wissenschaftlichen Konzepte zu vertiefen. Sie könnten die Auswirkungen des Wasserkreislaufs auf die Umwelt erforschen. Sie können zusätzliche Variablen oder komplexe Zusammenhänge einführen, wie z. B. die Verwendung verschiedener Farben als Farbstoff, und die Ergebnisse vergleichen. Erlauben Sie fortgeschrittenen Schüler*innen, ihre eigenen Experimente zum Wasserkreislauf zu entwickeln.

Wenn Sie Klassen mit mehreren Jahrgangsstufen haben, bilden Sie Gruppen aus Schüler*innen mit unterschiedlichem Niveau und Alter. Verwenden Sie eine flexible Gruppeneinteilung, die es den Kindern ermöglicht, mit Gleichaltrigen unterschiedlichen Alters und unterschiedlicher Fähigkeiten zu arbeiten, um die Zusammenarbeit zu fördern.

Berufsorientierung

Welche Berufsfelder stehen in Zusammenhang mit diesem Experiment, und wie können Sie Ihren Schüler*innen diese vorstellen?

Für gesunde Gewässer arbeiten

Hydrologie

Hydrologe*innen sind auf die Untersuchung von Wasserressourcen spezialisiert. Sie analysieren die Verteilung, Bewegung und Qualität von Wasser in der Erdatmosphäre und auf der Erdoberfläche, was direkt mit dem Konzept des Wasserkreislaufs in diesem Experiment zusammenhängt.

Umwelttechnologie für Wasserversorgung

Umwelttechnolog*innen für Wasserversorgung beurteilen und überwachen die Qualität von Wasser in verschiedenen Bereichen, z. B. in Flüssen, Seen und Wasseraufbereitungsanlagen. Sie stellen sicher, dass die Wasserquellen für den menschlichen Gebrauch sicher und sauber sind.

Manche Umwelttechnolog*innen für Wasserversorgung arbeiten auch als Wassermeister*innen in einem Wasserwerk. Dort sind sie für die Überwachung der nachhaltigen Nutzung und Erhaltung von Wasserressourcen zuständig. Sie sorgen für sauberes Trinkwasser und koordinieren die effiziente Nutzung von Wasser in der Landwirtschaft, der Industrie und in den Kommunen.

Entdecken Sie Berufe zum Thema Wasser

 

Für die Umwelt arbeiten

Umweltwissenschaften

Umweltwissenschaftler*innen untersuchen die natürliche Welt und ihre Ökosysteme. Sie arbeiten daran, Umweltprobleme zu verstehen und zu lösen, z. B. zu den Themen Wasserqualität und Nachhaltigkeit. Dieses Experiment bietet eine Grundlage für diejenigen, die sich für eine Karriere in den Umweltwissenschaften interessieren.

Klimawissenschaften

Klimawissenschaftler*innen untersuchen langfristige Muster von Wetter und Klima um zu verstehen, wie sich der Klimawandel auf den Wasserkreislauf der Erde auswirkt. Das macht dieses Experiment für ihr Fachgebiet relevant.

Meteorologie

Meteorolog*innen untersuchen atmosphärische Prozesse, darunter auch solche, die mit Niederschlägen und der Bildung von Wolken zusammenhängen. Das Verständnis der Prinzipien von Kondensation und Niederschlag im Wasserkreislauf ist die Grundlage für das Berufsbild.

Umweltingenieurwesen

Umweltingenieur*innen entwerfen Lösungen für Umweltprobleme, wie z. B. Wasseraufbereitungssysteme und Technologien zur Kontrolle von Umweltverschmutzung. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Sicherstellung von Wasserqualität und Nachhaltigkeit.

Wissenschaftspädagogik

Lehrkräfte oder Ausbilder*innen für naturwissenschaftlichen Fächern können dieses Experiment nutzen, um künftige Generationen für die Bedeutung von sauberem Wasser und ökologischer Nachhaltigkeit zu begeistern und zu sensibilisieren.

Wie man das Meer erforscht

Ausblick

Zum Abschluss dieses Experiments ist es wichtig zu betonen, dass die hier gewonnenen Erkenntnisse über das Klassenzimmer hinausgehen. Der Wasserkreislauf als natürliches Reinigungssystem veranschaulicht den natürlichen Prozess, saubere Wasserressourcen zu erhalten. Dieses Verständnis befähigt die Schüler*innen, umweltbewusster zu werden und sich für eine nachhaltige Wassernutzung einzusetzen.

Wenn möglich, können die Lehrkräfte eine Exkursion zu einer örtlichen Wasseraufbereitungsanlage oder einer natürlichen Wasserquelle organisieren, um den Wasserkreislauf in Aktion zu beobachten und mehr über reale Wasserreinigungsmethoden zu erfahren.

Die Lehrkräfte können auch ein separates Experiment durchführen, in dem Wasserfiltrationsmethoden demonstriert werden, damit die Schüler*innen verstehen, wie wir Wasser für den Verbrauch künstlich reinigen und aufbereiten können.

  1. Der natürliche Wasserkreislauf, ZDF goes Schule
    (letzter Zugriff 11.3.2025)

  2. Bericht: Erderwärmung stört Wasserkreislauf, ZDF heute Panorama vom 6.1.2015
    (letzter Zugriff 11.3.2025)

  3. In Wasserwelten (aus Coding im MINT-Unterricht) geht es um Wasser, seine Bedeutung für uns und unsere Verantwortung beim Wasserschutz. Lernende verwenden dabei einen Calliope Microcontroller und LEGO.

  4. Gute Berufe in der Wasserwirtschaft, Berufswelten Energie & Wasser
    (letzter Zugriff 18.2.2025)

  5. Wasserberufswelt, KlasseWasser.de, Berliner Wasserbetriebe
    (letzter Zugriff 18.2.2025)

  6. Ohne Wasser geht gar nichts!, planet-beruf.de, Bundesagentur für Arbeit (BA)
    (letzter Zugriff 18.2.2025)

  7. Was passiert eigentlich auf einem Forschungsschiff?, Terra X, ZDF
    (letzter Zugriff 12.03.2025)

  8. Wie wird eigentlich der Meeresgrund erforscht?, Terra X, ZDF
    (letzter Zugriff 12.03.2025)

  9. Was macht ein MEERESBIOLOGE?, TOGGO, Super RTL
    (letzter Zugriff 12.03.2025)

  10. Tauchen und Forschen auf See - Kira als Meeresbiologin, Dein großer Tag, ARD
    (letzter Zugriff 12.03.2025)

  11. Water cycle, Encyclopædia Britannica, auf Englisch
    (letzter Zugriff 5.2.2025)

  12. Collection: The Water Cycle, National Geographic, auf Englisch
    (letzter Zugriff 5.2.2025)

Dieses Experiment ist Teil der Einheit „Wasser - Weg mit dem Dreck!“ der Autorinnen Iro Koliakou (GR), Cláudia Meirinhos (PT), Jane Shimizu (IE).

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