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Die Schüler sollten grundsätzlich über Partialdrücke und Diffusion informiert sein. Wenn nicht, muss die Stunde umgestellt werden, eine Einführung in das Thema ist in dieser Stunde prinzipiell möglich.

Ich habe diese Stunde an das Thema Bergsteigen angeschlossen. Hier hatte ich Partialdrücke eingeführt, das dort verwendete Arbeitstransparent müsste man für diese Stunde anpassen, falls man sie hier einführen möchte.

Als Einstieg wird das Einstiegstransparent projiziert. Für Schüler, die vermutlich noch nicht mit Gerät getaucht sind, erscheinen die notwendigen Dekompressionsstopps unsinnig, wieso schnelles Auftauchen zu etwas wie "Taucherflöhen" führen soll, bleibt rätselhaft.

Um sinnvolle Hypothesen aufstellen zu können, müssen die Schüler über die Veränderung des Drucks mit zunehmender Tiefe informiert sein. Auch die grundlegende Funktion des Lungenautomaten sollten verstanden worden sein: der Druck in der Lunge entspricht dem Außendruck. Je tiefer man taucht, desto mehr der Atemluft wird aus der Flasche entnommen, da sie dort ein geringeres Volumen aufweist. Der Druck nimmt alle 10 Meter um etwa 1000 hPa zu.

Diese Informationen können vor dem Einstieg oder nach Nennung der Problemfrage oder dann, wenn keine weiteren Hypothesen kommen, über das Arbeitstransparent "Lungenautomat und Tiefe" gegeben werden. Ist man mit den Hypothesen zufrieden können die Schüler die wichtigsten Informationen auch dem folgendem Arbeitsblatt entnehmen.

Hier mögliche Hypothesen:

• Der Druckunterschied beim Auftauchen schädigt den Taucher

• Der hohe Sauerstoff-Partialdruck im Blut bereitet Probleme (oft wird nur der Sauerstoff in den Blick genommen!)

• …

Auf dem Arbeitsblatt sind die wichtigsten Informationen zu Lungenautomat, Partialdruck und Druckveränderung in der Tiefe zusammengefasst. Die Erarbeitung erfolgt durch modellhaftes Erklären, wie sich der Stickstoffpartialdruck (78% der Atemluft) in Atemluft und Blut verändert. Dazu zeichnen die Schüler die Stickstoffteilchen ein, gesetzt sind 5 Teilchen pro Kasten bei Druck auf Normalnull.

An verschiedenen Punkten des Tauchgangs sollen nun die Verhältnisse in Blut und Atemluft dargestellt werden. In Kästchen 1 (K1) hätten wir 10 Teilchen im Blut (B) und 10 in der Atemluft (A), da durch Diffusion im Zeitraum von 10 Minuten eine Angleichung der Partialdrücke erfolgt ist.

K2: B=13 o.ä. A=25, da in der kurzen Zeit nur wenig Stickstoff diffundieren konnte. Evtl. muss bei der Besprechung erklärt werden, dass es einige Zeit dauert, bis alles Blut an der Lunge vorbeigeströmt ist und die kurze Diffusionszeit nicht reicht, um die Partialdrücke komplett anzugleichen.

K3: B=25 A=25, genug Zeit, die Partialdrücke sind angeglichen.

K4: B=22 o.ä. A=6, direktes Auftauchen, der Druck nimmt ab, Austausch mit Atemluft ist in der kurzen Zeit nicht möglich.

Der hohe Partialdruck des Stickstoffs führt führt beim geringen Umgebungsdruck zur Bläschenbildung. Tritt dies im geringen Umfang auf, kann es zu Juckreiz kommen, das Gas löst sich mit der Zeit wieder in den Körperflüssigkeiten, wenn der Partialdruck sich durch Atemtätigkeit verringert. In schweren Fällen, kann es zu Verschluss von Kapillaren durch Gasblasen kommen, Lähmungen und Tod können die Folge sein.

Wie man das Blatt bearbeiten lässt, hängt von der Leistungsstärke des Kurses ab. Ich empfehle nach der ersten Aufgabe eine Zwischenergebnisdiskussion durchzuführen. Hierzu lässt sich das Arbeitstransparent "Tauchstrecke" verwenden. Wird es in eine Schutzhülle gelegt, können dort direkt die Teilchen eingezeichnet werden und mit dem Kurs diskutiert werden.

Ist dieser Teil geklärt, kann man noch ein simples, aber dennoch eindrucksvolles Modellexperiment mit einer Mineralwasserflasche durchführen. Die Flasche sollte viel Kohlensäure enthalten und direkt vor dem Unterricht (besser noch heimlich kurz vor der Demonstration) gut geschüttelt werden. Man wiederholt, dass sich Gase unter Druck in Flüssigkeiten lösen. Wenn der Außendruck nachlässt, wird das Gas in Bläschenform sichtbar. In diesem Moment sollte man die Flasche öffnen und das Aufsprudeln sollte den Schülern eindrucksvoll verdeutlichen, worin die Gefahren der schnellen Druckverminderung (=schneller Auftauchvorgang) bei viel gelöstem Gas im Blut liegen.

Aufgabe 2 und 3 wären dann nur Wiederholung bzw. Anwendung der Zwischenergebnisse. In Aufgabe 3 sollte deutlich werden, dass Diffusion (und der Transport des Blutes durch den Kreislauf) eine gewisse Zeit braucht, durch die Dekompressionsstopps wird ein zu großer Partialdruckunterschied verhindert.

• Flugverbot nach einem Tauchgang - weshalb? (Vertiefung)

• Tauchen von Walen und Robben und deren spezifische Angepasstheiten. (Weiterführung)