Thuis
Contacten

    Hoofdpagina


Handleiding co 2 box havo/ vwo inleiding

Dovnload 100.32 Kb.

Handleiding co 2 box havo/ vwo inleiding



Datum14.09.2017
Grootte100.32 Kb.

Dovnload 100.32 Kb.




Handleiding CO2- box

HAVO/ VWO



Inleiding
Over CO2

Overal en altijd is er koolstofdioxide, ofwel CO2, in de lucht. CO2 is een chemische verbinding tussen koolstof en zuurstof. Het is de plant die de CO2 uit de lucht grijpt en deze chemische verbinding splitst. Na splitsing houdt de plant de koolstof bij zich zodat hij kan groeien en de zuurstof geeft hij af, de lucht weer in. Dit is zeer nuttig want wij mensen hebben zuurstof nodig om te leven. Wij nemen de zuurstof op door te ademen en maken er weer CO2 van.


Naast dit natuurlijke proces is er ook maatschappelijk veel te doen over CO2. Zo heeft iedereen wel eens gehoord over de opwarming van de aarde, het zogenaamde “broeikaseffect”. Door de industrialisatie (hoofdzakelijk verbranding van fossiele brandstoffen) bestaat de lucht, in verhouding tot vroeger, uit steeds meer CO2 deeltjes. De wetenschap is er sterk van overtuigd dat de toename van CO2 in de lucht te maken heeft met het opwarmen van de aarde. CO2 wordt daarom ook wel een broeikasgas genoemd.
Belang van kennis over CO2

Omdat CO2 een belangrijke rol in ons leven speelt, is het van belang dat mensen een goed begrip krijgen aangaande de processen waarbij CO2 betrokken is. Het behoort tot de basiskennis. Het ideale moment, om mensen te informeren, gedurende de middelbare school periode is. “De Toekomst ligt bij de Jeugd!”, zoals men vaak zegt.


Daarnaast leert men het meest effectief wanneer verschillende zintuigen tegelijk worden geprikkeld. Luisteren en lezen zijn de meest gebruikte methodes, maar zien en voelen vormen een goede aanvulling. Vandaar dat het belangrijk is dat middelbare school leerlingen kunnen experimenteren (zien en voelen) met processen waarbij CO2 betrokken is.
Hiervoor is de CO2- box ontwikkeld, een box waarmee leerlingen de hoeveelheid CO2 in de lucht (en de temperatuur), binnen in de afgesloten box, kunnen meten. Processen zoals fotosynthese kunnen aan de hand van de CO2- box worden geïllustreerd en verduidelijkt.

Over de handleiding


Deze handleiding bevat voorbeelden van experimenten, bedoelt ter aanvulling op de algemene leerstof. De docent behoort de leerling zelf van enige achtergrondinformatie te voorzien. De onderwerpen van de experimenten zijn over het algemeen bedoeld voor leerlingen van het HAVO/ VWO (onder- en bovenbouw).
Naast voorbeelden van experimenten zijn per onderwerp ook enkele weetjes bijgevoegd. Dit zorgt ervoor dat de leerling de theorie beter in zijn context kan plaatsen.
Inhoudsopgave


Titel

Pagina

Titelpagina……………………………………………………………………………………….

1

Inleiding………………………………………………………………………………………….

2

Inhoudsopgave………………………………………………………………...........................

3

Introductie CO2-box…………………………………………………………………………….

4

Introductie Coach 5…………………………………………………………………………….

6

Experimenten (overzicht experimenten)……………………………………………………...

8

Plant………………………………………………………………………………………………

9

Algen (Wad)……………………………………………………..............................................

10

Dag/ nacht……………………………………………………………………………………….

11

Vuur……………………………………………………………………………………………….

12

Plant met dier……………………………………………………………………………………

13

Graszode…………………………………………………………………………………………

14

Cactus……………………………………………………………………………......................

15

Temperatuuroptimum…………………………………………………………………………..

16

Referenties……………………………………………………………………..........................

18

Met dank aan…………………………………………………………………………………….

18






Introductie CO2- box
De CO2- box (zie Figuur 1) is een opstelling om te onderzoeken hoe de hoeveelheid CO2 in de lucht veranderd gedurende processen zoals fotosynthese en verbranding.
I
Figuur 1 De CO2- box.
n het volgende gedeelte wordt verteld hoe zelf een CO2- box in elkaar te zetten, met voor de duidelijkheid een bouwtekening.

Benodigdheden


Grote bak

Plexiglas deksel

Klemmen

CO2- sensor

Temperatuursensor

Aansluitpaneel

Lamp

Ventilator

Coach 5


De CO2- box zelf maken:
Belangrijke eigenschappen voor de CO2- box zijn:

  • Luchtdicht;

  • Transparante/ Lichtdoorlatende bovenzijde; en

  • Groot genoeg (er moet een plant in passen)




  1. Neem een grote bak, bijvoorbeeld een cementbak. Een bak die in ieder geval groot genoeg is om er planten in te zetten.

  2. Doe hier een plexiglas deksel op en zorg daarbij dat de bak luchtdicht is.


Het luchtdicht maken van de bak kan met een rubberstrip op de bovenrand van de cementbak. Vervolgens kan de deksel met klemmen op de CO2- box worden vastgeklemd. Op deze wijze is de deksel gemakkelijk op en af de cementbak te halen.


  1. Maak twee gaten in de zijkant van de bak voor de CO2- sensor en voor de temperatuursensor. Plaats vervolgens de sensoren in deze twee gaten.


Om de bak luchtdicht te houden kun je een rubberen stop gebruiken. Steek hier vervolgens de sensor doorheen.


  1. Sluit de sensoren aan op het aansluitpaneel (interface/ coach lab) die vervolgens weer aangesloten is op de computer.

  2. Plaats boven de bak een lamp die veel licht geeft, bijvoorbeeld een kweeklamp. Zorg ervoor dat de lamp ongeveer 1,5 meter verwijderd is van de box omdat het anders te warm wordt in de box.


Als het te warm in de box wordt kan de plant niet meer fotosynthetiseren. Zorg er daarom voor dat de temperatuur onder de ± 30 ˚C blijft.


  1. Plaats een ventilator in de box, zodat de lucht (CO2 en O2) in de box goed verdeeld blijft.


Voor de bedrading kun je gaatjes maken en vervolgens afplakken met tape.


  1. Zet de computer aan en start het programma Coach 5. De handleiding voor het programma Coach 5 is onder het kopje ‘Introductie Coach 5’ te vinden.



Bouwtekening voor de CO2- box:





Introductie Coach 5


Coach 5 is een computerprogramma dat gebruikt wordt bij experimenten die een onderdeel vormen van vakken zoals biologie, natuurkunde en scheikunde. Één van de toepassingen van Coach 5 is meten (inclusief de meting analyseren). Aangezien deze handleiding specifiek is gericht op Coach 5 aangaande de CO2-box, wordt er niet ingegaan op de andere toepassingen (zie de online coach 5 handleiding).


Benodigdheden


PC met Windows

Coach 5

Aansluitpaneel (interface)

CO2- sensor

Temperatuursensor


Coach 5 en de CO2- box:
Met Coach 5 kun je veranderingen in de hoeveelheid CO2 in de lucht en de temperatuur in beeld brengen in de vorm van een grafiek. Dit doe je op de volgende manier:


  1. Zet de computer aan (PC met Windows).


Voor de stappen 2 t/m 5 zijn beeldweergaven te bekijken in Figuur 3

(volgende pagina).


  1. Start Coach 5 via: Start (Windows Startmenu) > Programma’s > Coach 5 > Meten en analyseren.





Open project



Open activiteit



Ga terug



Start meting



Toon paneel



Resultaat openen



Resultaat opslaan



Printen


Voor de volgende stappen moet er op iconen geklikt worden. Deze

iconen samen met hun betekenis staan in Tabel 1 op een rijtje. In de stappen wordt door een ‘*’ verwezen naar Tabel 1.


  1. Kies het project * ‘2a experimenten voor biologie’.

  2. Kies de activiteit * ’00 meten algemeen’.

  3. Open ‘Instellingen CO2- box’ via: Bestand > Resultaat > Openen.


Er verschijnt een schematische weergave van het aansluitpaneel, zoals weergegeven in Figuur 2 (volgende pagina).


  1. Kijk of de temperatuur ± 22˚C (kamertemperatuur) is en de CO2- gehalte op ± 400 ppm (de aardatmosfeer bevat tegenwoordig ± 383 ppm CO2).


Tabel 1 Iconen met hun betekenis in Coach 5.


Figuur 2 Beeld met schematische weergave van het aansluitpaneel.






Figuur 3 Beeldweergaven voor de stappen 2 t/m 5.


Experimenten
Het volgende gedeelte zal voorbeelden van experimenten voor de CO2- box en het programma Coach 5 bevatten. Aan de hand van deze experimenten kunnen leerlingen meer duidelijkheid vergaren over natuurlijke processen waarbij verandering in de hoeveelheid CO2 in de lucht plaatsvindt.
Naast de experimenten zijn er gele tekstblokken bijgevoegd die extra informatie geven. Op deze wijze is de theorie beter in zijn context te plaatsen.
Overzicht experimenten
In onderstaande tabel is een overzicht van de experimenten gegeven. Naast de experimenten wordt aangegeven voor welke niveau het experiment bedoeld is, hoelang het experiment duurt en welke voorkennis de leerling moet hebben voor het uitvoeren van het experiment. De voorkennis dient door de docent verschaft te worden.


ExperimentNiveauDuur

Voorkennis

Onderbouw HAVO/ VWO1- 1,5 uurPlant


Fotosynthese

Onderbouw HAVO/ VWO1- 1,5 uurAlgen


Fotosynthese

Onder- en bovenbouw HAVO/ VWO8 uurDag/ nacht


Fotosynthese

Onder- en bovenbouw HAVO/ VWO15 minutenVuur


Verbranding

Plant met dierOnder- en bovenbouw HAVO/ VWO1- 1,5 uur

Fotosynthese en respiratie

GraszodeBovenbouw HAVO/ VWO1- 1,5 uur

Fotosynthese en respiratie

CactusBovenbouw HAVO/ VWO8 uur

Fotosynthese bij CAM planten

TemperatuuroptimumBovenbouw HAVO/ VWO1 uur

Grafieken transformeren



De Salp behoort tot de manteldieren en komt in grote getale voor in wereldzeeën. Grote kolonies zoals hierboven produceren veel ontlasting (bevatten koolstof) dat in kleine zware bolletjes naar beneden zinkt. Zo wordt de koolstof uit de koolstofkringloop gehaald. Dit zou eventueel een positief effect kunnen hebben op het broeikaseffect.



Plant



Achtergrond


Bij fotosynthese gebruiken planten energie uit licht om suikermoleculen te maken van koolstofdioxide en water. In scheikundige formule ziet dat er als volgt uit:
6 CO2 (koolstofdioxide) + 6 H2O (water) + Licht ↔ C6H12O6 (suiker) + 6 O2 (zuurstof)
D
Figuur 4 De koolstofdioxide kringloop.
e geproduceerde zuurstof zorgt ervoor dat er leven op aarde mogelijk is. Door de zuurstof kunnen wij en andere dieren namelijk ademen. Bij het ademen verbruiken wij zuurstof, en produceren koolstofdioxide. Vervolgens neemt de plant de koolstofdioxide weer op en is het cirkeltje rond (zie Figuur 4).

Doel


De afname van het CO2- gehalte in de lucht (door fotosynthese) in beeld krijgen.


Spathiphyllum staat bekend als een goede luchtzuiveraar. Dit is aangetoond door NASA.



Extra benodigdheden

Plant (Spathiphyllum)



Experiment


  1. Open het programma Coach 5 zoals beschreven onder het kopje ‘Introductie Coach 5’.

  2. Maak de CO2- box gereed zoals beschreven onder het kopje ‘Introductie CO2- box’.

  3. Plaats de plant Spathiphyllum in de box.

  4. S
    Het grootste levende ding op aarde is de kunstmamoetboom genaamd “Hyperion”. Deze boom is 115,5 meter lang.


    chrijf de beginwaardes op voor de temperatuur (˚C) en de CO2- gehalte (ppm).

  5. Start de meting, plaats de deksel op de CO2- box en zet de lamp samen met de ventilator aan.


Zorg ervoor dat de CO2- box niet warmer dan ± 30 ˚C wordt en de potgrond een beetje vochtig is. Op deze manier kan de plant optimaal fotosynthese uitvoeren.


  1. Laat het experiment 1 tot 1,5 uur lopen.

  2. Stop de meting en schrijf de eindwaardes op voor de temperatuur (˚C) en de CO2- gehalte (ppm).

Algen (wad)


Algen worden gegeten door Wadpieren. Elke wadpier filtert 25 kilo wad per jaar!




Achtergrond


Bij laagwater vallen grote delen van de Waddenzee droog en komen er een hoop algen naar boven om gebruik te maken van het zonlicht. Deze kleine onzichtbare plantjes zorgen met elkaar voor heel wat CO2 afname door fotosynthese.



Doel


Laten zien dat er veel algen leven in en op het wad en dat zij fotosynthese bedrijven op grote schaal.
Extra benodigdheden

Plak wad (uit een slikkig gedeelte, geen zand)



Experiment


  1. Open het programma Coach 5 zoals beschreven onder het kopje ‘Introductie Coach 5’.

  2. Maak de CO2- box gereed zoals beschreven onder het kopje ‘Introductie CO2- box’.

  3. Plaats de plak wad in de box.

  4. Schrijf de beginwaardes op voor de temperatuur (˚C) en de CO2- gehalte (ppm).

  5. Start de meting, plaats de deksel op de CO2- box, zet de lamp samen met de ventilator aan.


Zorg ervoor dat de CO2- box niet warmer dan ± 30 ˚C. Op deze manier kunnen de algen optimaal fotosynthese uitvoeren.


  1. Laat het experiment 1 tot 1,5 uur lopen.

  2. Stop de meting en schrijf de eindwaardes op voor de temperatuur (˚C) en de CO2- gehalte (ppm).


Ook al zijn ze microscopisch klein, toch zijn sommige algen heel mooi.



Dag/ Nacht

Achtergrond


Voor fotosynthese is licht nodig, vandaar dat er ’s nachts geen fotosynthese plaatsvindt.
6 CO2 (koolstofdioxide) + 6 H2O (water) + Licht ↔ C6H12O6 (suiker) + 6 O2 (zuurstof)
Hierboven in de scheikundige formule is te zien dat de CO2 afname dus voornamelijk overdag plaatsvindt, aangezien er ’s nachts geen licht is.

Doel


Laten zien dat fotosynthese afhankelijk is van licht (dag/ nacht).
Extra benodigdheden

Plant (Spathiphyllum), kleed/ plank





Experiment


  1. Open het programma Coach 5 zoals beschreven onder het kopje ‘Introductie Coach 5’.

  2. Maak de CO2- box gereed zoals beschreven onder het kopje ‘Introductie CO2- box’.

  3. Plaats de plant Spathiphyllum in de box.

  4. Schrijf de beginwaardes op voor de temperatuur (˚C) en de CO2- gehalte (ppm).

  5. Start de meting, plaats de deksel op de CO2- box, zet de lamp samen met de ventilator aan.


Zorg ervoor dat de CO2- box niet warmer dan

± 30 ˚C wordt en de potgrond een beetje vochtig

is. Op deze manier kan de plant optimaal

fotosynthese uitvoeren.


  1. Laat het experiment 8 uur lopen.

  2. Doe de lamp na 4 uur uit en verduister de CO2- box (kleed/ plank).

  3. Stop de meting en schrijf de eindwaardes op voor de temperatuur (˚C) en de CO2- gehalte (ppm).


Vuur

Achtergrond


B
Wij mensen verbruiken jaarlijks veel brandstoffen om aan onze energiebehoefte te voldoen. Wij verbruiken per seconde duizend vaten olie.
ij verbranding van brandstoffen (bijvoorbeeld een kaars) wordt O2 omgezet in CO2, ofwel het omgekeerde proces van fotosynthese.

Doel


Laten zien dat bij verbranding CO2 vrijkomt.
Extra benodigdheden

Waxinelichtje, aansteker/ lucifer





Experiment


  1. Open het programma Coach 5 zoals beschreven onder het kopje ‘Introductie Coach 5’.

  2. Maak de CO2- box gereed zoals beschreven onder het kopje ‘Introductie CO2- box’.

  3. Plaats het waxinelichtje in de box (voor de ventilator) en steek hem aan.

  4. Schrijf de beginwaardes op voor de temperatuur (˚C) en de CO2- gehalte (ppm).

  5. Start de meting, plaats de deksel op de CO2- box.


Zorg ervoor dat de CO2- box niet te warm wordt.


  1. Laat het experiment 15 minuten lopen.

  2. Stop de meting en schrijf de eindwaardes op voor de temperatuur (˚C) en de CO2- gehalte (ppm).



Opwarming van de aarde zorgt voor meer bosbranden die weer voor meer CO2 in de atmosfeer zorgen. Zoals hier in Australie.



Plant met dier

A
Bij hyperventilatie daalt de concentratie CO2 in je bloed waardoor je bloed zuurder wordt. Dit kun je oplossen door meer CO2 in te ademen door in een broodzakje te ademen.
chtergrond


Dieren kunnen geen zuurstof produceren. Zij verbruiken O2 en stoten CO2 uit. Dit noem je respireren. Doordat planten fotosynthetiseren en dieren respireren houden ze de hoeveelheid zuurstof en koolstofdioxide in evenwicht.

Doel


Laten zien dat dieren respireren, ofwel O2 verbruiken en CO2 uitstoten.
Extra benodigdheden

Sprinkhaan/ huiskrekel, plant (Spathiphyllum)



Experiment


  1. Open het programma Coach 5 zoals beschreven onder het kopje ‘Introductie Coach 5’.

  2. Maak de CO2- box gereed zoals beschreven onder het kopje ‘Introductie CO2- box’.

  3. Plaats de plant (Spathiphyllum) en de dieren in de box.

  4. Schrijf de beginwaardes op voor de temperatuur (˚C) en de CO2- gehalte (ppm).

  5. Start de meting, plaats de deksel op de CO2- box, zet de lamp aan.


Zorg ervoor dat de CO2- box niet warmer dan ± 30 ˚C en de potgrond een beetje vochtig is. Op deze manier kan de plant optimaal fotosynthese uitvoeren en blijven je dieren leven.


  1. Laat het experiment 1 tot 1,5 uur lopen.

  2. Stop de meting en schrijf de eindwaardes op voor de temperatuur (˚C) en de CO2- gehalte (ppm).



Graszode

Achtergrond


O
Een van de grootste en snelst groeiende grassoorten (10 cm/dag) is bamboe.
ok gras is een plantensoort, die overigens veel voorkomt in de natuur. Veel oppervlaktes worden tegenwoordig bedekt met gras (parken, voetbalvelden en tuinen). In een graszode zitten niet alleen grasplantjes, maar ook bacteriën en schimmels.

Bovenop zit het gras dat en onder in de bodem zitten de schimmels en bacteriën.





Doel


Laten zien dat ook gras fotosynthetiseert en dat de geproduceerde zuurstof wordt gebruikt door andere organismen zoals bacteriën en schimmels door respiratie.
Extra benodigdheden

Graszode


Experiment


  1. Open het programma Coach 5 zoals beschreven onder het kopje ‘Introductie Coach 5’.

  2. Maak de CO2- box gereed zoals beschreven onder het kopje ‘Introductie CO2- box’.

  3. Plaats de graszode in de box.

  4. Schrijf de beginwaardes op voor de temperatuur (˚C) en de CO2- gehalte (ppm).

  5. Start de meting, plaats de deksel op de CO2- box, zet de lamp samen met de ventilator aan.


Zorg ervoor dat de CO2- box niet warmer dan ± 30 ˚C wordt en de graszode een beetje vochtig is. Op deze manier kan het gras optimaal fotosynthese uitvoeren.


  1. Laat het experiment 1 tot 1,5 uur lopen.

  2. Stop de meting en schrijf de eindwaardes op voor de temperatuur (˚C) en de CO2- gehalte (ppm).


Gras is een vrij jonge plantenfamilie. Dinosaurussen hebben nooit op gras gelopen!



Cactus

Achtergrond


Cactussen behoren tot de zogenaamde CAM- planten (Crassulacean Acid Metabolism). Deze planten slaan ’s nachts CO2 op gedurende de koele periode van de dag. Zo voorkomen ze uitdroging door verdamping via de huidmondjes. Overdag gebruiken ze het opgeslagen CO2 voor de fotosynthese.

Doel


Laten zien dat cactussen tot de CAM- planten behoren en hun fotosynthese hebben aangepast aan droge omstandigheden.
Extra benodigdheden

Cactus, kleed/ plank



Experiment


  1. Open het programma Coach 5 zoals beschreven onder het kopje ‘Introductie Coach 5’.

  2. Maak de CO2- box gereed zoals beschreven onder het kopje ‘Introductie CO2- box’.

  3. Plaats de cactus in de box.

  4. Schrijf de beginwaardes op voor de temperatuur (˚C) en de CO2- gehalte (ppm).

  5. Start de meting, plaats de deksel op de CO2- box, zet de lamp samen met de ventilator aan.


Zorg ervoor dat de CO2- box niet warmer dan

± 30 ˚C wordt en de potgrond een beetje vochtig is.

Op deze manier kan de plant optimaal

fotosynthese uitvoeren.


  1. Laat het experiment 8 uur lopen.

  2. Doe de lamp na 4 uur uit en verduister de CO2- box (kleed/ plank).

  3. Stop de meting en schrijf de eindwaardes op voor de temperatuur (˚C) en de CO2- gehalte (ppm).


De “Saguaru” cactus wordt wel 15 meter hoog!




Temperatuuroptimum

A
Bij te warme omstandigheden heeft de Eucalyptus boom een handig trucje achter de hand. Hij draait zijn bladeren een halve slag zodat het meeste licht langs het blad gaat.
chtergrond


Alle biologische en scheikundige processen hebben een bepaalde temperatuur waarbij het proces het snelst gaat: het optimum. Zo geldt dit ook voor fotosynthese. Dit is niet voor alle planten dezelfde temperatuur. Sommige planten kunnen enorm goed tegen koude omstandigheden en sommige juist tegen hele warme.

Doel


Inzichtelijk maken dat planten een temperatuuroptimum hebben voor het proces fotosynthese en achterhalen wat het temperatuuroptimum is door de grafiek (met verkregen metingen) te transformeren.
Extra benodigdheden

Plant (Spathiphyllum)



Experiment


  1. Open het programma Coach 5 zoals beschreven onder het kopje ‘Introductie Coach 5’.

  2. Maak de CO2- box gereed zoals beschreven onder het kopje ‘Introductie CO2- box’.

  3. Plaats de plant (Spathiphyllum) in de box.

  4. Schrijf de beginwaardes op voor de temperatuur (˚C) en de CO2- gehalte (ppm).

  5. Start de meting, plaats de deksel op de CO2- box, zet de lamp aan.

  6. Hang de lamp na 10 minuten i.p.v. 1,5 meter op ongeveer een 0,5 meter. Zodat de box warmer wordt dan 30 ˚C.

  7. Laat het experiment 1 uur lopen.

  8. Stop de meting en schrijf de eindwaardes op voor de temperatuur (˚C) en de CO2- gehalte (ppm).




Uitwerking

Bekijk de grafiek en meet de hellingshoek zoals hieronder staat beschreven op verschillende punten (Figuur 5). Waar de hellingshoek het grootst is, vindt de meeste fotosynthese per tijdseenheid plaats. Zet vervolgens de hellingshoek tegen de temperatuur uit in een grafiek. Nu is te zien bij welke temperatuur de plant het beste fotosynthetiseert.



Figuur 5 Bereken voor zo veel mogelijk punten de hellingshoek (links) en zet die vervolgens weer uit tegen de temperatuur (rechts). Het optimum is de temperatuur waarbij de plant het beste fotosynthetiseert.



Referenties


  • http://www.rug.nl/sciencelinx/schoolco2web/index




  • http://nl.wikipedia.org/wiki/Koolstofdioxide




  • http://nl.wikipedia.org/wiki/Fotosynthese




  • Coach 5 Handleiding online



Andere handige sites:


  • http://educatie-en-school.infonu.nl/werkstuk/19010-invloed-lichttemperatuur-op-snelheid-fotosynthese.html




  • http://www.science.uva.nl/institutes/cma/lesmateriaal/coach6/itforus/itforus_fotosynthese_&_respiratie.pdf




  • http://www.plantscafe.net/en/experiments/


Met dank aan
Menno Keij, Bert Kers, Henk Jansen en Wim Klaassen.


  • Over de handleiding
  • Benodigdheden
  • E xperiment

  • Dovnload 100.32 Kb.