אפקט החממה -מדריך למורה נושא
אפקט החממה כתהליך טבעי
שכבת גיל
כיתה ה'-ו'
זמן
50דקות
רציונאל
שיעור זה מהווה פתיחה לנושא השפעת האדם על האטמוספירה והסביבה הנלמד במסגרת תחום התוכן -מערכות אקולוגיות ואיכות הסביבה. יחידה זו מתמקדת בתהליך הטבעי של אפקט החממה המאפשר את קיומם של יצורים חיים בכדור הארץ .המטרה היא שהתלמידים יבחינו בין ההשפעה החיובית של התהליך הטבעי המאפשר את החיים בכדור הארץ לבין ההשפעה השלילית של התהליך הנגרם מעודף של פליטת גזי חממה כתוצאה מפעילותו של האדם. מהו אפקט החממה? אנרגיית קרינה (אור) פוגעת בגופים בכדור הארץ, חלק מהקרינה מוחזר לחלל כקרינה תת-אדומה (אינפרא-אדום) ,גזי החממה העוטפים את האטמוספירה בולעים את קרינת האינפרא אדום שנפלטת וגורמים לעלייה של הטמפרטורה בכדור הארץ. אפקט החממה מאפשר את קיומם של כל היצורים חיים בכדוה"א. הטמפרטורה הממוצעת של פני השטח בכדור הארץ עומדת על כ15 - מעלות צלזיוס .בהעדר אפקט החממה הטמפרטורה על-פני כדור הארץ הייתה קרה יותר בכ 33 -מעלות צלזיוס – כלומר ,מתחת לנקודת הקיפאון של המים. לאפקט החממה השפעות חיוביות המאפשרות חיים ,יחד עם זאת יש גם השפעות שליליות ,מדי שנה בשנה נפלטים אל האטמוספירה של כדור הארץ מיליוני טונות של :פחמן-דו-חמצני( (CO2וגזי חממה אחרים ,כמו: מתאן ( ,(CH4פריאונים ) ,(CFCפחמן-חד-חמצני ) (COותוצרים אחרים של פעילות האדם .גזים אלה נלכדים בתוך האטמוספירה ויוצרים מחסום חד-כיווני :קרני האור של השמש יכולות לחדור דרכו ,אולם החום הנפלט מהקרקע אל האטמוספירה אינו מתפוגג בחלל .ככל שריכוז גזי החממה באטמוספירה גבוה יותר ,חלק גדול יותר מהקרינה נשאר באטמוספירה ולא נפלט לחלל החיצון והתוצאה :עליית הטמפרטורה בכדור הארץ. התחממות הגורמת לנזקים סביבתיים אדירים. רוב החוקרים טוענים כי אפקט החממה הוא אחד הגורמים המרכזיים לשינויים במזג האוויר ולהתחממות הגלובלית ,אשר עלולה לגרום להתכת הקרחונים בקטבים ,עליית גובה פני הים ,הפיכת אזורים נרחבים על כדור הארץ למדבריות ,קירורה של צפון אירופה בשל שיבוש בזרם הגולף ,ולמהפכה שלמה באקלים כדור הארץ .לטענתם ההתחממות
imagine explore learn •
•
המוגזמת נובעת מפעילות אנושית ותעשייתית ,הגורמת לפליטה מוגברת של גזי חממה .בעוד חוקרים מועטים סבורים כי המערכות הטבעיות ידעו לאזן את ההפרה שנגרמה במידת החום.
מטרות תוכן וציוני דרך
מערכות אקולוגיות ואיכות הסביבה תת נושא :התערבות האדם בטבע ציוני דרך:
התלמידים יציעו דרכים לנצל את ייחודו של האדם כדי לפתח אמצעים והתנהגויות שתורמות לצמצום הנזקים לסביבה.
התלמידים יסבירו את חשיבות מעורבותו של האדם בטבע – לקיחת אחריות והתנהגות התורמת לשמירת הטבע.
התלמידים יציעו דרכים לשמירה על הטבע ועל איכות הסביבה
טכנולוגיה תת נושא :השפעת הטכנולוגיה על החברה והסביבה ציוני דרך: מושגים עיקריים ידע קודם נדרש
מיומנויות המאה 21-
השפעת התפתחות הייצור התעשייתי על החברה המחיר הסביבתי כתוצאה מתהליכי הפקה וייצור תעשייתיים
גזי חממה ,אפקט חממה ,פחמן דו-חמצני ) ,)CO2אטמוספירה, ידע תחום התוכן: מבנה האטמוספריה הרכב האוויר מיומנויות למידה: עריכת ניסוי איסוף נתונים והסקת מסקנות. מיומנויות חקר וגילוי: העלאת השערה ,עריכת ניסוי ,קריאת נתונים מגרף ,כתיבת תוצאות ,הסקת מסקנות. חשיבה ביקורתית
מהלך הפעילות
אתגר
הפעילות פותחת בהצגת תופעה של אפקט החממה שנלקחה מחיי היומיום :רכב חונה שחלונותיו סגורים ביום חם .מדוע הטמפרטורה בתוכו גבוהה הרבה יותר מאשר הטמפרטורה מחוץ למכונית? (גם אם המכונית חנתה בצל) .התופעה הזו מוחשית וקל להסביר דרכה את אפקט החממה בכדור הארץ ,כיוון שניתן לצפות שילדים חוו התנסות של כניסה לרכב 'חם' .מה קורה לאוויר בתוך הרכב? שמשות המכונית העשויות זכוכית
מאפשרות חדירת קרני שמש לתוך המכונית ,הגורמות להתחממות האוויר בתוכה .לאוויר החם אין פתח יציאה ולכן האוויר במכונית הולך ומתחמם .קיים קשר בין התחממות האוויר בתוך המכונית לבין "אפקט החממה" :בדומה לשמשות המכונית גם גזי החממה המצויים באטמוספרה של כדור הארץ (וביניהם פחמן דו חמצני) מאפשרים חדירה של קרני השמש דרכם .קרני השמש מגיעים לכדור הארץ ומחממים את האטמוספרה ,אך גזי החממה ,כמו שמשות המכונית ,אינם מאפשרים לחום להפלט לחלל .לאחר הצגת התופעה התלמידים עוברים לחקור את התופעה על ידי בניית מודל של חממה המדמה את אפקט החממה.
אוף ,חם לי באוטו! באחד מימי חופשת הקיץ נסעה משפחת ספיר במכונית המשפחתית לחוף הים .אמא החנתה את המכונית בחניון ובני המשפחה ירדו אל החוף .לאחר שבילו כשעתיים בים החליטו לחזור הביתה .משנכנסו למכונית החונה בשמש חשו כי טמפרטורת האוויר בתוכה גבוהה משמעותית מזו שבחוץ .הבת ,הדס ,התלוננה שהיא חשה ברע ועיכבה את הנסיעה הביתה .עזרו למשפחת ספיר להבין את השתנות הטמפרטורה בתוך המכונית (מהם הגורמים לשינויי הטמפרטורה, לדעתכם)?
.
מה נחקור? נחקור את המאפיינים של אפקט החממה באמצעות בניית מודל של חממה ,המדמה את כדור הארץ. נחקור את השפעת אפקט החממה על החיים בכדור הארץ.
ציוד
טאבלט אינשטיין +או לאבמייט איינשטיין+
2חיישני טמפרטורה
2מקלות בחישה מזכוכית (כדי לעזור לייצב את חיישני הטמפרטורה באוויר)
2גומיות
2כוסות כימיות – 400מ"ל
מעט אדמה יבשה – בגובה 2ס"מ בכל אחת מהכוסות
שקית פלסטיק שקופה (המשמשת לאריזת מזון)
מנורת שולחן – W 75/100
.1הפעילו את טאבלט אינשטיין +או לאבמייט איינשטיין+ העמדת הניסוי
לחצו על תוכנת ה) MiLAB-
)
הגדירו את מערך אוגר הנתונים
מערך אוגר הנתונים ( )2טמפרטורה ( -40-140חיצוני) קצב הדגימה:
כל 10שניות
משך הדגימה:
200שניות
ההשערה מסתמכת על הצגת התופעה "אוף ,חם לי באוטו"! גם כאן רגע לפני...
בכוס הפלסטיק עם הכיסוי ,לאוויר החם אין פתח יציאה ולכן האוויר בכוס
הולך ומתחמם. שערו באיזו כוס הטמפרטורה תהיה גבוהה יותר? בכוס עם כיסוי הפלסטיק לעומת הכוס ללא כיסוי הפלסטיק? הסבירו
עבודה קבוצתית ביצוע הניסוי
.1חברו את חיישני הטמפרטורה לכל אחת מהיציאות הממוספרות של כבל המיני ,USBבחלקו העליון של הטאבלט. .2וודאו שחיישני הטמפרטורה שאותם חיברתם לטאבלט נבחרו. .3חברו כל חיישן טמפרטורה למקל זכוכית ,כך שהחיישן יהיה במרחק של 3ס"מ מקצה המקל .גלגלו את הגומייה על החיישן והמקל יחד כדי לקבע אותם במקום. .4מספרו את הכוסות ( )1,2והעמידו אותן על השולחן. .5מלאו את הכוסות באדמה עד לגובה של 2סמ. .6כסו רק אחת מהכוסות בשקית וקשרו בגומייה. .7הכניסו כל אחד מהחיישנים לכוסות ,שימו לב שמקל הזכוכית נוגע באדמה וחיישן הטמפרטורה נמצא באוויר. .8הניחו את מנורת השולחן בגובה של 30ס"מ מעל הכוסות ובמרחק שווה בין הכוסות ,והדליקו את המנורה. .9לחצו על צלמית התחל (
) ,כדי להתחיל רישום של הנתונים.
מדדו את הטמפרטורה בשתי הכוסות עד להתייצבות. .10צפו בגרפים המתקבלים ממדידת הטמפרטורות בשתי הכוסות. .11לאחר שהתהליך הסתיים שמרו את הנתונים על-ידי לחיצה על צלמית שמור (
) בסרגל הכלים העליון.
עבודה קבוצתית עיבוד נתונים
.1הקישו בגרף 1על הטמפרטורה הסופית שנמדדה. .2הקישו בגרף 2על הטמפרטורה הסופית שנמדדה . .3מה הפרש הטמפרטורות שהתקבל בין שתי הכוסות? בכוס עם שקית הניילון תתקבל טמפרטורה גבוהה יותר מהכוס ללא שקית בין .2-3°c .4העלו את הממצאים של הקבוצה לטבלה שיתופית בGoogle - .Doc
.1מהם הגורמים השווים בשתי הכוסות? סוג וגודל הכוסות ,סוג תוצאות ומסקנות
וכמות האדמה בכוסות ,עוצמת האור ,מרחק חיישן הטמפרטורה מקצה כל כוס ,מרחק הנורה מהכוסות. .2מהו הגורם השונה שנבדק? שקית הניילון שכסתה את אחת הכוסות .3מי הגורם המשפיע? השפעת האמטמוספירה (שקית הניילון). מי הגורם המושפע? טמפרטורת האוויר. .4מדוע היה חשוב להקפיד על תנאים שווים בשתי הכוסות ,פרט לשקית שעטפה את הכוס? חשוב לשמור על גורמים קבועים שווים במהלך הניסוי כדי שנדע בוודאות מהו הגורם האחד שהשפיע על התוצאות שהתקבלו.
.5מה מדמה שקית הפלסטיק במערכת הניסוי? שקית הפלסטיק ששמנו על הכוס הכימית מדמה את האטמוספרה שנמצאת סביב כדור הארץ. .6מה בתוצאות הניסוי מלמד אותנו על התופעה של אפקט החממה? בכוס שהייתה מכוסה בשקית הניילון הטמפרטורה הייתה יותר גבוהה מאשר בכוס ללא כיסוי. .7מהי המסקנה מהניסוי? האטמוספרה העוטפת את כדור הארץ גורמת לאפקט החממה ומעלה את הטמפרטורה של האוויר סביב כדור הארץ .בדיוק כפי שהתרחש בניסוי :הכוס עם הכיסוי העלתה את הטמפרטורה בתוך הכוס .החום שהגיע מהמנורה נכנס לכוס עם השקית ולא יכול לצאת מהשקית ,לכן החום הצטבר בתוך הכוס גרם לעלייה בטמפרטורה של האוויר שבתוכה.
רקע מדעי רקע מדעי
מהו אפקט החממה? אנרגיית קרינה (אור) מהשמש פוגעת בגופים בכדור הארץ ,חלק מהקרינה מוחזר לחלל כקרינה תת-אדומה (אינפרא- אדום) ,גזי החממה העוטפים את האטמוספירה בולעים את קרינת האינפרא אדום (אנרגית חום) שנפלטת וגורמים לעלייה של הטמפרטורה בכדור הארץ. אפקט החממה מאפשר את קיומם של כל היצורים חיים בכדוה"א. הטמפרטורה הממוצעת של פני השטח בכדור הארץ עומדת על כ15 - מעלות צלזיוס .בהעדר אפקט החממה הטמפרטורה על-פני כדור הארץ הייתה קרה יותר בכ 33 -מעלות צלזיוס – כלומר ,מתחת לנקודת הקיפאון של המים .לאפקט החממה השפעות חיוביות המאפשרות חיים ,יחד עם זאת יש גם השפעות שליליות .אפקט החממה גורם ועלול לגרום לנזקים סביבתיים אדירים .רוב החוקרים טוענים כי אפקט החממה הוא אחד הגורמים המרכזיים לשינויים במזג האוויר ולהתחממות הגלובלית ,אשר עלולה לגרום להתכת הקרחונים בקטבים ,עליית גובה פני הים ,הפיכת אזורים נרחבים על כדור הארץ למדבריות ,קירורה של צפון אירופה בשל שיבוש בזרם הגולף ,ולמהפכה שלמה באקלים כדור הארץ .חוקרים רבים תומכים בתאוריה שלפיה ההתחממות המוגזמת נובעת מפעילות אנושית ותעשייתית ,הגורמת לפליטה מוגברת של גזי חממה .ההסכמה המדעית בקשר להשפעת התגברות אפקט החממה ,הובילה את המדינות המפותחות המובילות להכריז על תמיכתן בפתרון הבעיה זו .תמיכה זו התבטאה בהחלטות שהתקבלו בוועידת קיוטו ,בה התחייבו מדינות רבות להפחית את כמות גזי החממה אשר הן פולטות.
חשבו על דרך מעניינת ומקורית להציג במליאה את המידע שאספתם יישום
בשלבי הניסוי והחקירה. (לדוגמא הכנת כרזה ,הרצאה ,הצגה ,קומיקס ,ראיון ,משחק ,שיר תרשים זרימה ועוד).