Entwicklung eines Low-Cost-Solarkochers und Konzeption eines Baukurses als Beispiel für ausserschulische und kontextorientierte Vermittlung von Physik (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
Das Zeitalter der Industrialisierung bringt für die Menschheit viele Annehmlichkeiten. Zu nennen sind elektrischer Strom aus einem zuverlässigen Netz, Kraftfahrzeuge so wie Waren und Güter aus der ganzen Welt. Dabei wird jedoch meist vergessen, dass diese moderne Bequemlichkeit viele Probleme mit sich bringt. Das grösste dieser Probleme ist der für die fortschreitende Erwärmung der Atmosphäre verantwortliche übermässig hohe Ausstoss von Kohlenstoffdioxid, der die fotosynthetische Kapazität der Grünvegetation der Erde seit Jahrzehnten um ein Vielfaches übersteigt. Dazu kommt erschwerend hinzu, dass die Grünvegetation insgesamt schwindet. Diese Abnahme hat im wesentlichen zwei Ursachen, zum einen die Erwärmung der Atmosphäre selbst, die eine Austrocknung von Grünlandschaften wie z. B. Steppen bewirkt, andererseits durch menschliche Interaktion in Form von Rodung. Letztgenannter Effekt hat zur Folge, dass weltweit kontinuierlich Waldflächen verschwinden. So haben alleine in Afrika die Waldflächen zwischen 1980 und 1995 um ungefähr 10,5 % abgenommen. In der jüngeren Vergangenheit wurden bereits einige Projekte zur Wiederaufforstung gerodeter Waldflächen initiiert, diese konpensieren die weltweite Bestandsabnahmerate zur Zeit jedoch nicht annähernd. Die CO2-Konzentration in der Atmosphäre wird ebenfalls dadurch gesteigert, dass viele Menschen in den Entwicklungsländern Holz als Brennstoff benutzen, da sie davon abhängig sind. Zur Zubereitung von Nahrung verwenden die meisten Naturvölker immer noch Brennholz, das täglich gesammelt werden muss. Da in der freien Natur immer weniger Brennholz direkt verfügbar ist, müssen die Menschen (in der Regel Frauen) mitunter 10 Kilometer und mehr zu Fuss zurücklegen, um genügend Holz zur Zubereitung einer Mahlzeit zu sammeln.
Um diesen Problemen wirksam zu begegnen, wurde im Lauf des 20. Jahrhunderts nach alternativen Energiequellen gesucht. Dies führte zur Entwicklung von Solarkochern. Der Vorläufer der heute bekannten Parabolspiegelkocher wurde bereits im mittleren 19. Jahrhundert von Augustin Mouchot konstruiert. Er bestand aus einem konischen Spiegel, in dessen Drehachse ein Röhrenkollektor angebracht war, der Wasserdampf zum Betrieb einer Dampfmaschine erzeugte. Nach dieser Vorlage baute Mouchot einen kleinen Solar-Reisekocher, der die Zubereitung kleiner Gerichte für bis zu zwei Personen ermöglichte. Die ersten Experimente jedoch führte der Schweizer Horace de Saussure im 18. Jahrhundert [...]