2. Konzeption und Planung der Unterrichtseinheit

2.1 Sachanalyse

Luft ist ein Gasgemisch, das aus rund 78 Vol.-% Stickstoff, 21 Vol.-% Sauerstoff, 0,03 Vol.-% Kohlenstoffdioxid, 0,9 Vol.-% Argon und Spuren von weiteren Edelgasen besteht. Des Weiteren sind zudem wechselnde Mengen Wasserdampf, Staub, Stickstoff- und Schwefelverbindungen, Abgase und Schwebstoffe sowie pflanzliche und tierische Mikroorganismen im Luftgemisch vorhanden.

Die Erde wird von einer etwa 100 km dicken Lufthülle umschlossen. Durch das Gewicht dieser Luft wird der Luftdruck bewirkt. Am Erdboden ist die Dichte der Luft am größten.

Die Luft besitzt einige Eigenschaften, die sich der Mensch zu Nutzen gemacht hat:
Dank der Experimente von Galileo Galilei wissen wir, dass Luft Gewicht hat. Des Weiteren nimmt sie Raum ein. Dieses Prinzip wurde beispielsweise genutzt, um in einer unten offenen Taucherglocke Arbeiten auf dem Meeresgrund durchführen zu können. Durch den Luftdruck wurde das Eindringen von Wasser verhindert.

Die Kraft, die sich jedem Körper entgegen seiner Bewegungsrichtung stellt, wird Luftwiderstand genannt. Dieser hängt vom Reibungswiderstand der Luftteilchen an der Oberfläche eines umströmten Körpers sowie vom Querschnitt und der Form dieses Körpers ab. Um einen möglichst geringen Widerstand zu erzielen, muss der Körper so geformt sein, dass in der Strömung keine Luftwirbel verursacht werden. Bei der Konstruktion von Flugzeugen und Autos macht man sich dieses Prinzip zu Eigen um größere Geschwindigkeiten erzielen zu können. Beim Flugzeug kommt jedoch noch der Auftrieb hinzu.

Eine nach vorn geöffnete Halbkugel hingegen, wie beispielsweise ein Fallschirm, erfährt einen großen Luftwiderstand, dadurch wird der Körper gebremst. Man spricht deshalb von der Bremswirkung der Luft.

Die Luft kann aber auch Dinge antreiben. Besonders häufig wird diese Eigenschaft genutzt, um sich auf dem Wasser fortzubewegen, beispielsweise von Surfern und Seglern. Auch die Angriffsflächen der Windkraftanlagen werden durch die strömende Luft in Bewegung gesetzt. Dieser Antrieb wird auf den Rotor und von dort aus auf einen Generator übertragen, der die Energie in elektrischen Strom umwandelt.


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Letzte Überarbeitung: 28. Juli 2004, Dagmar Wiechoczek