1 Energie - ausreichend vorhanden? 7

1.1 Energie und Sonne 10
1.1.1 Energie, Energieträger und Energieformen 11
Energie als physikalische Größe 13
Energien in Natur und Technik (Beispiele) 13
Die Nutzung von Energieträgern in der Menschheitsgeschichte 14
1.1.2 Die Sonne - die natürliche Energiequelle der Erde 16
Woher kommt die Energie der Sonne? 16
Der natürliche Treibhauseffekt auf der Erde 18
1.1.3 Erneuerbare und nicht erneuerbare Energieträger 19
Die Sonne und die Energieträger auf der Erde 19
1.1.4 Aufgaben 23
Wirkungen von Energie 23
Die Energie der Sonne 24
Die Sonnenstrahlung erreicht die Erde 25
Sonne, Wind und Wetter 26
Erneuerbare und nicht erneuerbare Energieträger 26

1.2 Umwandlung und Übertragung von Energie 28
1.2.1 Umwandlung und Übertragung von Energie in der lebenden Natur 29
Das ATP - der Energiespeicher in den Zellen 30
Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen 31
1.2.2 Umwandlung und Übertragung von Energie in der Technik 35
Energieerhaltung und Energieentwertung 37
Wirkungsgrad als physikalische Größe 39
1.2.3 Erzeugung, Speicherung und Verteilung elektrischer Energie 41
Erzeugung und Speicherung elektrischer Energie 42
1.2.4 Aufgaben 48
Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen 48
Energieumwandlungen in der lebenden Natur 49
Energie und Ernährung 50
Biomasse - ein erneuerbarer Energieträger 51
Energieerhaltung und Energieentwertung 51
Elektrische Energie 52
Elektroenergieerzeugung in Kraftwerken 53

1.3 Energienutzung und Umwelt 54
1.3.1 Energienutzung im Alltag und in der Wirtschaft 55
Wärmeübertragung und ihre Nutzung im Haushalt 56
1.3.2 Energienutzung und Umweltbelastungen 60
Die Verbrennung fossiler Energieträger als chemische Reaktion 61
Energie und Klima 63
Für und wider Kernenergie 66
1.3.3 Verantwortungsvoller Umgang mit Energie und ihren Quellen 68
Energieprobleme früher und heute 69
Sonne aufs Dach 71
Auf dem Wege zum Null-Energie-Haus 73

1.3.4 Aufgaben 75
Energienutzung in Alltag und Wirtschaft 75
Wärmeleitung, Wärmestrahlung, Wärmeströmung 76
Energienutzung und Umweltbelastung 77
Kohlenstoffdioxidausstoß und Klimaschutz 77
Wirtschaftliche Entwicklung und Energieverbrauch 78
Rationeller und sparsamer Umgang mit Energie 79


2 Luft - auch in Zukunft noch zum Atmen? 81

2.1 Die Atmosphäre und ihre Entstehung 84
2.1.1 Eigenschaften der Luft und der Atmosphäre 85
Zur Entdeckung des Luftdruckes 90
2.1.2 Die Entstehung der Erdatmosphäre 92
2.1.3 Wetter und Klima 95
Das Relief verändert Luftmassen und Wetter 98
2.1.4 Aufgaben 100
Das Stoffgemisch Luft 100
Schichtung und Eigenschaften der Atmosphäre 101
Besonderheiten der Erdatmosphäre 103
Luft und Wetter 103
Wetter und Klima 105

2.2 Die Nutzung der Luft in Natur und Technik 106
2.2.1 Verbrauch und Bildung von Sauerstoff 107
2.2.2 Fortbewegung in der Luft 111
Vogelzug, Artenschutz und rote Liste 112
Erstaunliches über fliegende Tiere 113
Aus der Geschichte des Flugwesens 115
2.2.3 Luft in Alltag und Technik 122
2.2.4 Aufgaben 126
Fotosynthese und Atmung 126
Lebensraum Atmosphäre 126
Physik des Fliegens 127
Luftverkehrswege 128
Luft für Verbrennung und Kraftmaschinen 129
Komprimierte Luft und Vakuum 130
Freizeit und Luft 131

2.3 Luftschadstoffe und ihre Vermeidung 132
2.3.1 Die Entstehung von Luftschadstoffen 133
Emissionen und ihre wichtigsten Quellen 134
2.3.2 Die Wirkung von Luftschadstoffen 138
Smog im Sommer, Smog im Winter 142
2.3.3 Maßnahmen zur Reinhaltung der Luft und zum Schutz der Atmosphäre 145
2.3.4 Aufgaben 151
Quellen von Luftschadstoffen 151
Lokale und globale Wirkungen auf Organismen und nicht lebende Umwelt 151
Erfassung von Luftschadstoffen 152
Minderung gasförmiger und fester Verunreinigungen der Luft 154


3 Informationen - die wichtigste Ware der Zukunft 155

3.1 Kommunikation und Information in der Natur 158
3.1.1 Informationen und Möglichkeiten ihrer Übertragung 159
Möglichkeiten der Nachrichtenübertragung in der Natur 160
Nutz- und Störsignale in der Natur 163
3.1.2 Reizbarkeit bei Pflanzen, Tieren und Menschen 165
Reizreaktion bei Pflanzen 166
3.1.3 Sinnesleistungen und ihre Veränderungen 171
Farbstoffe und Lebensmittelfarben 173
Sinnesleistungen, mit denen Tiere den Menschen übertreffen 175
3.1.4 Aufgaben 177
Informationen in der Natur 177
Wahrnehmen von Informationen 177
Austauschen von Informationen 178
Reizbarkeit 180
Sinnesleistungen 181

3.2 Informationsübertragung mittels Technik 182
3.2.1 Technische Kommunikationsmittel und ihre Entwicklung 183
Die frühen Kommunikationsmittel 184
3.2.2 Bausteine der technischen Informationsverarbeitung 190
Die Funktionsweise von Dioden 194
Moderne Technik auf Sand gebaut?! 196
3.2.3 Nachrichtentechnik 197
Moderne Informationsverarbeitung und Lebensqualität des Menschen 201
3.2.4 Aufgaben 202
Klassische Kommunikations- und Informationsmittel 202
Elektrische Kommunikationsmittel 203
Digitalisierung und Informationsnetze 204
Untersuchung der Funktionsweise elektrischer Bauelemente 205
Herstellung einfacher elektronischer Geräte und Messen von Größen 207

3.3 Die Informationsgesellschaft 208
3.3.1 Technische Voraussetzungen der Informationsgesellschaft 209
Ausgewählte Dienste der Datenübertragung 213
3.3.2 Massenmedien 214
Wirkungen von Medien - Medien als Macht? 219
3.3.3 Tendenzen und Auswirkungen der neuen Technologien auf die Gesellschaft 220
Ingenieur- und Ausbildungsberufe für die Information 222
3.3.4 Aufgaben 225
Gesellschaft der Information 225
Technische Grundlagen der Informationsgesellschaft 225
Auswirkungen der Informationstechnik 227
Berufe und ihre Anforderungen 227
Informationen aus Medien 228
Informationen als begehrte Ware 228


Register 229
Bildquellenverzeichnis 235