Feuer, Erde, Wasser, Luft - vom Beobachten zur Erkenntnis

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Feuer, Wasser, Erde, Luft - vom Beobachten zur Erkenntnis
Feuer, Erde, Wasser, Luft - vom Beobachten zur Erkenntnis
„Die Beobachtung ist die zielgerichtete, aufmerksame Wahrnehmung von Objekten,
Phänomenen oder Vorgängen, gegebenenfalls unter Verwendung technischer
Hilfsmittel. Im Gegensatz zu Messungen zielen Beobachtungen weniger auf
quantitative Erfassung der Objekte als auf qualitative Daten.
Beobachtungen werden in fast allen wissenschaftlichen und technischen Disziplinen
gemacht. Beobachtungen sind die empirische Grundlage von Daten. Die
wissenschaftliche Beobachtung soll objektiv und wiederholbar sein.
Die Beobachtung als wissenschaftliche Methode ist von der naiven
Alltagsbeobachtung zu unterscheiden: Die Alltagsbeobachtung ist tendenziell
subjektiv und bedingt durch unmittelbare Bedürfnisse des Beobachters. Hingegen
versucht die wissenschaftliche Beobachtung, systematisch und objektiv zu sein. Um
diese Systematik zu erreichen, bedarf es eines Beobachtungsplanes und einer
Organisation des Beobachtungsprozesses, in denen festlegt wird,
1. was von wem, wann und wo beobachtet wird,
2. wie das Beobachtete zu protokollieren ist, und
3. ob das Beobachtete und dann in welcher Form interpretiert wird.
Unter Umständen sind die Beobachter intensiv zu schulen und vorzubereiten.
Direkte oder indirekte Beobachtung
Bei direkter Beobachtung wird der Beobachtungsgegenstand unmittelbar zu
einem bestimmten Zeitpunkt erfasst. Bei indirekter Beobachtung wird nicht
das Geschehen selbst erfasst, sondern nur dessen Spuren und Auswirkungen.
Vermittelte oder unvermittelte Beobachtung
Vermittelte Beobachtungen verwenden ein Aufzeichnungsgerät zur
Speicherung und späteren Analyse des Beobachtungsinhaltes. Mögliches
Problem der medienspezifischen Selektion, mögliche Veränderung der
‚natürlichen‘ Situation. Die unvermittelte Beobachtung nützt keine technischen
Hilfsmittel bei der Beobachtung, es werden lediglich Notizen angefertigt, ggf.
nachträglich. Ein mögliches Problem ergibt sich durch die selektive
Wahrnehmung des Beobachters.“
(aus Wikipedia)
Schwäbischer Lehrertag Ottobeuren, 13.10.2012
Tina Acham, KRin, PCB-Multiplikatorin, [email protected]
Das Versuchsprotokoll
Allgemein
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Vermutung - Was kann passieren?
Geräte - Was brauche ich dafür?
Versuchsanleitung - Wie führe ich den Versuch durch?
Durchführung
Ergebnis - Was ist passiert?
Anwendung - Wofür kann man es nutzen?
Versuch 1: Schattenwurf
•
Zwei Lichtquellen (Kerzen, Teelichter, Glühbirnchen)
•
eine weiße Fläche (Wand, Blatt Papier)
•
einen Gegenstand, der Schatten spendet (HalloweenTeelichtkürbis)
•
ein dunkles Zimmer.
Versuch 1:
Wir stellen die eine Lichtquelle auf einen Tisch, die weiße Fläche
sollte sich in 30-50cm Abstand davon befinden. Der
Halloweenkürbis (oder jeder andere Gegenstand, es geht auch mit
einer Tasse, einer Vase o.ä) wird zwischen der Lichtquelle und der
weißen Fläche angeordnet.
Wenn man nun den Abstand zwischen Kürbis und Lichtquelle
verändert, dann verändert sich auch die Größe des Schattens. Je
näher der Kürbis an der Lichtquelle, desto größer der Schatten.
Versuch 2:
Für den zweiten Versuch benötigen wir die zweite Lichtquelle.
Zunächst stellen wir beide Lichtquellen nebeneinander, im gleichen
Abstand zum Kürbis, auf. Wir lassen ca. 10-15cm Abstand
zwischen den Lichtquellen. Wir sehen nun zwei Schatten
nebeneinander. Jede Lichtquelle erzeugt ihren eigenen Schatten.
Wenn man nun den Abstand der Lichtquellen zueinander
verändert, dann ändert sich auch der Abstand der zwei Schatten.
Sind die Lichtquellen am dichtesten beieinander, dann ist der
Abstand der Schatten auch am geringsten. Es gibt dabei noch
einen interessanten Effekt: Bei Kleinerwerden des Abstandes der
Lichtquellen bildet sich ein Bereich, indem sich die Schatten
überlappen. In diesen sogenannten Kernschatten dringt weder das
Licht der einen noch der anderen Lichtquelle. Deshalb ist dieser
Bereich nochmals deutlich dunkler.
Versuch 3:
Wir benutzen wieder beide Lichtquellen. Eine Lichtquelle bleibt an
ihrer Stelle stehen und mit der zweiten variieren wir den Abstand
zum Kürbis. Wir beobachten, wie dunkel der Schatten dabei bleibt
und wie sich seine Größe im Vergleich zum feststehenden Schatten
ändert.
Versuch 4:
Wir stellen beide Lichtquellen hintereinander auf, so daß
Lichtquelle 1, Lichtquelle 2 und der Kürbis auf einer Linie stehen.
(http://www.kids-and-science.de/experimente-fuer-kinder.html)
Unser Versuchsaufbau
mit "Schattenspender"
Kürbis und zwei
Glühbirnchen
Versuch 1: Großer
Abstand Lichtquelle Kürbis: kleiner Schatten
Versuch 1: Kleinerer
Abstand Lichtquelle Kürbis: mittelgroßer
Schatten
Versuch 1: Kleiner
Abstand Lichtquelle Kürbis: riesiger Schatten
Versuch 2: Zwei
Schatten
Versuch 2: Lichtquellen
nahe beieinander
erzeugen einen
Kernschatten
Versuch 4: Lichtquellen
und Kürbis stehen auf
einer Linie
Versuch 2: Wasserdruck Ballon, Schlauch Trichter
Wir benötigen:
•
einen Schlauch
•
einen Trichter
•
einen Luftballon
•
eventuell Gummiringe.
Ein Schlauchende wird an den Trichter "angeschlossen, der Luftballon
kommt auf das andere Schlauchende. Sollte er nicht straff sitzen,
dann einfach mit ein paar Gummiringen fixieren.
Den Versuch führt man am besten im Freien durch, ansonsten kann
es kleine Wasserpfützen im Haus geben. Wir füllen Wasser in den
Trichter, und halten diesen in einer Höhe von höchsten 0.5 -1m über
der Erde.
Wir beobachten den Ballon: Es wird etwas Wasser im Ballon
ankommen, aber mehr passiert auch nicht. Wer erwartet hat, daß sich
der Ballon prall mit Wasser füllt, der irrt.
Sobald Wasser im Trichter stehen bleibt, beginnen wir, den Trichter
anzuheben, der Ballon bleibt am Boden liegen. Den Trichter können
wir so hoch wie möglich halten. Wenn alles klappt, dann füllt sich der
Ballon mit Wasser.
Verlagern wir das Schlauchende mit dem Trichter wieder nach unten,
wird der Ballon wieder kleiner und das Wasser im Trichter steigt.
Ursache für den sich füllenden Ballon ist der Wasserdruck, der mit
größerem Abstand des Schlauchendes vom Boden immer mehr steigt.
Der Schlauch wird
auf den Trichter
gesteckt.
Auf das andere
Schlauchende
stecken wir den
Luftballon
Der Versuch
beginnt: langsam
Wasser einfüllen...
...der Ballon bleibt
klein.
Und nun das
Schlauchende so
hoch wie möglich
halten!
Geht man mit dem
Schlauchende nach
unten, leert sich der
Ballon wieder
Versuch 3: Orangenschalenfeuerwerk
Ein Minifeuerwerk in der Adventszeit
Wir benötigen nur eine brennende Kerze und die Orangen- oder
Mandarinenschalen. Diese Schalen sollten als möglichst große
Stücke erhalten sein. Man nimmt ein Stück Schale, hält es mit der
Außenseite in die Nähe der Kerzenflamme und knickt es schnell
zusammen. Es spritzt etwas aus der Schale als feine Tröpfchen, und
wenn diese Tröpfchen in die Flamme gelangen, gibt es ein leise
knisterndes Minifeuerwerk. Die Tröpfchen verbrennen!
Was hier verbrennt, das sind sogenannte "ätherische Öle". Diese
sorgen für den leckeren Duft beim Mandarinenschälen. Sie sind
brennbar, insbesondere als feiner Tröpfchennebel verbrennen sie
besonders gut. Dieser Versuch geht natürlich auch mit
Zitronenschalen.
Wir benötigen eine
brennende Kerze...
..Mandarinen- oder
Orangenschalen...
Die Kerze muß sicher stehen und es dürfen keine brennbaren Stoffe
in der Nähe sein.
...und los gehts:
Schale kräftig
zusammenpressen...
...und schon gibt es
ein Minifeuerwerk.
Versuch 4: Spiegeln im Löffel
Konkav oder konvex, vergrößern oder verkleinern - oder alles auf dem
Kopf stehend. Der Eßlöffel ist für Spiegelexperimente toll!
Ein gut spiegelnder Eßlöffel aus Edelstahl bietet eine Menge
Möglichkeiten, optische Spielereien zu beginnen. Der nach innen
gewölbte Teil, mit dem wir die Suppe zum Mund führen, stellt einen
Hohlspiegel dar. Man nennt einen solchen Hohlspiegel konkav
gewölbt. Solche Hohlspiegel kennen wir im Haushalt als Kosmetik-,
Schmink- oder Rasierspiegel. Ihre wichtigste Eigenschaft ist, daß sie
den Betrachter vergrößert darstellen, wenn man sich nahe genug
am Hohlspiegel befindet. Entfernt man sich dagegen vom Spiegel,
sieht man sich selbst auf dem Kopf stehend.
Der konkav gewölbte
Hohlspiegel...
Betrachten wir einmal das auf dem Kopf stehende Bild genauer,
...stellt alles auf den
dann fällt uns auf, daß das Bild verzerrt erscheint. Das liegt daran,
Kopf.
daß der Eßlöffel eine unregelmäßige Wölbung besitzt. Wäre die
Wölbung an jeder Stelle des Löffels gleich, dann handelte es sich um
einen sphärischen Hohlspiegel mit einem Brennpunkt. Lassen wir
Sonnenlicht auf diesen nach innen gewölbten Teil des Löffels fallen
und betrachten wir die Reflexionen des Lichtes auf einer weißen
Fläche, z.B. einem Blatt Papier. Wir sehen keinen Brennpunkt, in
Der konvexe
dem sich alles reflektierte Licht sammelt, sondern ein
Hohlspiegel verkleinert
alles...
Helligkeitsmuster. Dies liegt an der unregelmäßigen Wölbung
unseres Löffels.
Drehen wir den Löffel um und betrachten wir einmal die Spiegelung
im nach außen gewölbten Teil des Löffels. Egal, wie weit weg wir
den Löffel nun halten, unser Spiegelbild erscheint immer verkleinert
und auch wieder teilweise verzerrt. Unser Spiegelbild erscheint bei
...wie bei einem
keinem Abstand auf dem Kopf stehend. Ein solcher nach außen
Außenspiegel am
gewölbter Spiegel wird konvex genannt. Im Haushalt kommt ein
Auto.
solcher Spiegel nicht zum Einsatz, aber fast jedes Auto besitzt einen
konvexen Rückspiegel, da das vekleinerte Bild ein viel größeres Sichtfeld erlaubt.
Auch in manchen Geschäften sind an der Decke solche Spiegel angebracht, um einen
großen Teil des Ladens schnell überblicken zu können.
Versuch 5: Holzleiste Zeitung
Ein Holzstab, eine Zeitung und ein beherzter Schlag mit der
Faust Wir benötigen
•
einen dünnen Holstab (Leiste o.ä.),
•
eine Zeitung,
•
eine Tischkante.
Der Stab wird auf die Tischkante gelegt, so daß sich ein Teil des
Stabes frei über dem Boden befindet. Auf den Tisch, über den Stab,
legen wir zwei Bögen Zeitung flach auf.
Ein Holzstab liegt am
Tischrand unter einer
Zeitung
Mit der Faust wird
beherzt auf den Stab
geschlagen
Drückt man nun vorsichtig auf das freistehende Stabende, so hebt
sich das entgegengesetzte Stabende und mit ihm hebt sich die
Zeitung. Dies erwarten wir genau so, denn es entspricht unserer
Erfahrung.
Jetzt kräftig mit der Hand auf das freie Ende der Leiste schlagen.
Der Stab ist
zerbrochen, die
Zeitung bleibt liegen
Wie kann man dieses Verhalten erklären?
Auf der Zeitung lastet der Luftdruck, der Druck der uns umgebenden Atemluft.
Drücken wir langsam auf den Stab, so kann sich die Zeitung langsam heben und Luft
kann allmählich unter die Zeitung strömen, so daß kein Unterdruck entsteht.
Schlagen wir aber plötzlich und schnell auf den Stab, entsteht sofort ein Unterdruck
um den Stab, der dafür sorgt, daß weiter außen die Zeitung fest an den Tisch
gepreßt wird, wodurch das Nachströmen von Luft erst recht verhindert wird. Der
Unterdruck wird dabei noch größer und die Zeitung verhindert, daß der Stab sich
bewegen kann. In der Folge bleibt dem Stab nichts anderes, als in der Mitte
durchzubrechen. Dies alles geschieht natürlich in Bruchteilen einer Sekunde.
Versuch 6: Luftballon einstechen
Ein aufgeblasener Luftballon wird von einer Nadel gepiekst - in unserem
Versuch gibt es keinen lauten Knall.
Für diesen Versuch brauchen wir
•
1 Luftballon,
•
1 Stecknadel,
•
etwas Klebeband.
Der Luftballon wird aufgeblasen, möglichst nicht allzu prall, und gut
verschlossen. Das Klebeband wird vorischtig auf den aufgeblasenen
Luftballon aufgeklebt und mit den Fingern glattgestrichen.
Luftbläschen zwischen Ballon und Klebeband sollten wir wegstreichen.
Nun können wir unseren Versuch schon beginnen. Die Nadel wird
vorsichtig in die Mitte des Klebebandstreifens gestochen. Statt eines
lauten Knalls wie beim Platzen des Ballons hören wir nichts, der Ballon
bleibt intakt.
Ziehen wir die Nadel wieder heraus, so wird ein kleines Loch in der
Einstichstelle bleiben, aus dem nun Luft entweichen kann. Hält man
sich dieses Loch vor das Gesicht, so wird man den leichten Luftstrom
aus dem Ballon heraus spüren.
So stechen wir in den
Luftballon...
...wir brauchen 1
Luftballon, 1 Nadel
und etwas Klebeband.
Das Klebeband wird
aufgeklebt...
Warum platzt der Luftballon nicht?
Durch das Aufkleben des Klebebandes entsteht ein Stück sehr feste
Ballonhülle, die nicht so einfach einreißen kann wie der normale
Luftballon aus Gummi. Das Klebeband hält den Ballon rings um das
entstandene Loch fest zusammen.
...und mit den Fingern
gut angedrückt.
Los geht´s!
Versuch 7: Zuckerwürfel mit Tinte und Lebensmittelfarbe
Lebensmittelfarbe und Tinte auf Würfelzucker: ein spannender Kampf im
Wasser.
Wenn man Tinte auf einen Zuckerwürfel tropfen und dann trocknen
läßt, dann lassen sich tolle einfarbige Muster durch das Auflösen
des Zuckers in etwas Wasser erzeugen. Dazu reicht ein einfacher,
flacher Teller.
Wichtig dabei ist, die Versuchsanordnung wirklich ruhig stehen zu
lassen. Durch das "Konzentrationsgefälle" (hohe
Zuckerkonzentration in der Mitte des Tellers, niedrige Konzentration
am Rand) kommt es zu einem allmählichen Ausgleich der
Zuckerkonzentration. Diese wird durch die Tinte sichtbar gemacht.
Für unseren neuen Versuch benötigen wir diesmal
Zucker, Tinte und
Wasser sind die
einzigen Zutaten für
diesen
langandauernden
Versuch.
* zwei Stück Würfelzucker,
* einen kleinen Teller (Untertasse),
* einen großen, flachen und weißen Teller,
Wichtig: Den Teller
absolut ruhig
* etwas Tinte (aus der Tintenpatrone oder dem Tintenglas),
* Lebensmittelfarbe (gibt es im Supermarkt bei den
Backzutaten)
stehen lassen.
* etwas Wasser.
Zur Vorbereitung unseres Versuches legen wir die 2 Stück
Würfelzucker auf die Untertasse und geben auf einen Tinte und auf
den anderen die in etwas Wasser aufgelöste Lebensmittelfarbe.
Beide Würfel gut trocknen lassen, das dauert mindestens eine
Nacht.
Auf den großen, weißen Teller geben wir Wasser (ca. 2-3mm
Wasserhöhe). Auf die eine Seite des Tellers legen wir den mit
Lebensmittelfarbe gefärbten Zuckerwürfel, auf die andere,
gegenüberliegende Seite den mit Tinte gefärbten.
Beide Zuckerwürfel lösen sich allmählich auf und es entstehen die
bekannten Muster in der verlaufenden Tinte bzw.
Lebensmittelfarbe. Je mehr die Farbe verläuft, desto mehr nähern
sich die unterschiedlichen Farben einander an. In unserem Fall war
die Tinte zunächst schneller beim Auflösen. Die Tinte begann, den
Bereich mit Lebensmittelfarbe zu "umschließen".
Unterschiedliche
Löslichkeiten und
unterschiedliche
Oberflächenspannungen
führen
zu diesen interessanten
Mustern.
Nach einer Weile aber ändert sich die Situation recht schnell, und die
Lebensmittelfarbe "dringt" in den Tintensektor ein, durchdringt ihn und beginnt, sich
mit der Tinte teilweise zu mischen. Ein bizarres Muster bleibt am Ende stabil
bestehen.
Erklärung:
Der Ausgleich der unterschiedlichen Konzentrationen des Zuckers im Wasser wird
durch die ständige, für uns nicht sichtbare Bewegung der Wassermoleküle
ermöglicht. Das Vordringen der Tinte in Richtung Lebensmittelfarbe liegt einfach an
der besseren Löslichkeit der Tinte. Interessant aber ist das Verhalten der zwei
unterschiedlichen Farben beim "Aufeinandertreffen". Man würde hier erwarten, daß
beide sich ganz allmählich, aber gleichmäßig vermischen. Das ist zunächst nicht der
Fall: an der Grenze der zwei Flüssigkeiten entsteht so etwas wie eine dünne Haut
(Oberflächenspannung), die das Vermischen verhindert.
Versuch 8: Stimmgabel in Wasserglas
Stimmgabeln erzeugen Töne mit definierter Frequenz. Sie können auch
Wasser spritzen lassen!
Mit einer Stimmgabel werden Instrumente gestimmt, indem
man einen Ton mit einer festen, vordefinierten Frequenz
erzeugt. Eine Stimmgabel läßt zwei metallische Zinken
schwingen, deren Schwingung über den Stimmgabelfuß hörbar
gemacht werden kann, indem man ihn auf einen
Resonanzkörper aufsetzt. Auch ohne Resonanzkörper hört man
diese Schwingung, dann wird die Luft in unmittelbarer
Umgebung der Zinken ebenfalls in Schwingungen versetzt,
welche sich in alle Raumrichtungen als Schall ausbreiten.
Die Schwingung einer Stimmgabel mit 440 Hz kann mit bloßem
Auge nicht mehr gesehen werden. Man kann die Stimmgabel
hören und die Wirkung noch verstärken, indem man sie mit
dem Gabelfuß auf bestimmte Stellen des Schädelknochens
aufsetzt. Ein Versuch zur Demonstration der Wirkung einer
schwingenden Stimmgabel wird hier beschrieben. Wir
benötigen:
1 Stimmgabel,
1 Becher oder Glas,
Wasser.
Die Stimmgabel wird angeschlagen und direkt mit den Enden
der Zinken in das Wasser gehalten. Sofort gehen konzentrische
Wellen von den Zinken der Gabel aus. Die Schwingung selbst
wird durch den Kontakt mit dem Wasser gedämpft, der Ton
"verklingt" schneller, als wenn man die Gabel nur in die Luft
halten würde. Die Schwingung der Zinken wird auf das Wasser
übertragen!
Ein schwingende Stimmgabel
im Wasser erzeugt Wellen,
die sich konzentrisch
ausbreiten.
Manchmal entstehen auch
Wellenmuster wie bei
stehenden Wellen.
Schwingt die Gabel stärker,
so bilden sich kleine
Bläschen.
Bei starker Schwingung der
Stimmgabel spritzt das
Wasser aus dem Becher!
Ist die Schwingung der Stimmgabel besonders stark, dann gelingt es uns, Wasser
zum Spritzen zu bringen. Im Umkreis von 20-30cm um den Becher herum finden wir
viele kleine Wassertropfen, die aus dem Becher herausgespritzt sind. Der Versuch
gelingt möglicherweise noch besser, wenn Stimmgabeln mit kleinerer Frequenz zur
Verfügung stehen. In unserem Fall wurde eine Gabel mit 440 Hz verwendet.
Versuch 9: Öl in Wasser
Ein Versuch zur Dichte und zur Oberflächenspannung von Flüssigkeiten
mit Wasser, Brennspiritus und Öl.
Geben wir Öl in Wasser, so wird das Öl auf der Oberfläche des
Wassers schwimmen. Der Grund dafür ist die unterschiedliche
Dichte von Wasser und Öl. Wasser hat eine höhere Dichte als Öl.
Auch wenn wir kräftig darin rühren und kleinere Ölkügelchen
erzeugen, so werden diese die Öltröpfchen wieder zur Oberfläche
wandern. Eine Ausnahme stellen dabei sogenannte Emulsionen
dar, hier ist das Öl so fein im Wasser verteilt, daß eine
Entmischung allein durch verschiedenen Auftrieb nicht mehr so
einfach möglich ist.
Die Ölkugel bildet sich
irgendwo in der Mitte des
Glases.
Für diese Versuche benötigen wir:
•
Brennspiritus.
•
Wasser.
•
Öl (Speiseöl, z.B. Sonnenblumenöl).
•
ein hohes Glas oder eine Flasche.
•
Rührstab.
Versuch 1 (Auftrieb):
Wir stellen eine Mischung aus Wasser und Brennspiritus her.
Zunächst verwenden wir etwas weniger Brennspiritus als Wasser.
Das Gemisch kommt in ein hohes, ebenes Glas oder eine Flasche.
Wir geben ganz vorsichtig etwas Öl in diese Mischung. In unserem
Versuch haben wir Speiseöl (Sonnenblumenöl) verwendet. Das Öl
sollte nicht senkrecht in die Flüssigkeit fallen, da sich dann schon
Ölkügelchen bilden. Man kann das Öl vorsichtig am Glasrand
hinuntergleiten lassen.
Wenn man das Glas
bewegt, dann vollzieht
auch die Ölkugel
interessante
Bewegungen.
Nach dem Rühren
entstehen kleinere
Ölkugeln und
Tröpfchen...
...nach einer Weile
vereinigen sie sich
wieder zu einer großen
Kugel.
Das Öl wird nun nicht mehr an der Oberfläche schwimmen, sondern bereits etwas
eintauchen. Möchte man die "Tauchtiefe" verändern, so kann man mehr
Brennspiritus dazu geben. Je mehr Spiritus, desto tiefer taucht das Öl ein. Wir
beobachten, daß sich eine Ölkugel gebildet hat, die irgendwo in der Mitte des Glases
bzw. der Flasche "schwebt".
Die Dichte von Wasser ist größer als die von Öl. Daher schwimmt Öl auf Wasser. Die
Dichte von Alkohol (Brennspiritus) ist kleiner als die von Öl, daher schwimmt Alkohol
auf Öl. Alkohol und Wasser lassen sich leicht mischen, es entsteht eine Flüssigkeit
mit einer resultierenden Dichte zwischen Wasser und Alkohol.
Versuch 2 (Oberflächenspannung):
Daß sich eine Ölkugel bildet, hängt mit der Oberflächenspannung einer solchen
Flüssigkeit zusammen. Das Öl ist bestrebt, eine möglichst geringe Oberfläche
entstehen zu lassen. Dem kommt die Kugelform am nächsten.
Mit einem Rührstäbchen vermischen wir die Flüssigkeiten, so daß unterschiedlich
große Öltröpfchen im Wasser-Spiritus-Gemisch schweben. Danach überlassen wir
diese Mischung eine Weile sich selbst. Wird dieser Versuch im Unterricht gemacht, so
sollte das Vermischen am Beginn der Unterrichtsstunde erfolgen. Nach einer
möglichst langen Zeit (> 30 Minuten) beobachten wir die Mischung erneut. Anstelle
vieler kleiner Öltröpfchen sehen wir nun wieder eine große Ölkugel. Nach und nach
haben die kleinen Tröpfchen wie von Geisterhand wieder "zueinander gefunden" und
sich zur großen Kugel vereinigt.
Der Grund dafür ist die Geometrie von Kugeln: Eine große Kugel hat eine geringere
Oberfläche als viele kleine Kugeln.
Versuch 10: 2 Spiegel und Kerze
Zwei große Spiegel gegenüber gestellt und eine Lichtquelle dazwischen
ergeben faszinierende optische Effekte.
Stellt man zwei große Spiegel sich gegenüber und stellt eine
brennende Kerze dazwischen, ergeben sich tolle optische Effekte. Je
nach Neigung uns Ausrichtung der Spiegel entsteht so auch der
Eindruck einer unendlichen Lichterkette.
Kinder finden es spannend, die Spiegel gegeneinader zu bewegen, die
Abstände zwischen den Spiegeln zu verändern oder zusätzliche
Gegenstände zwischen die Spiegel zu halten.
Eine unendliche
Lichterkette
Versuch 11: Kerze „fernanzünden“
Man kann, aber dieser kleine Trick gelingt nicht immer. Die Kerze muß
zunächst kurze Zeit richtig gebrannt haben, außerdem muß der
Kerzendocht lang genug sein.
Man bläst die Kerze aus und hält ein Streichholz oder Feuerzeug in
den aufsteigenden Kerzenrauch. Mit etwas Glück überspringt die
Flamme vom Streichholz durch den Rauchkanal zur Kerze.
Die Ursache für das plötzliche Überspringen der Flamme liegt im
Rauch selbst. Eigentlich ist das, was die Kerze nach dem Ausblasen
aufsteigen läßt, kein Rauch, sondern ein brennbarer Dampf. Oftmals
glimmt der Kerzendocht nach dem Ausblasen der Kerze noch etwas
weiter und erzeugt brennbare Dämpfe des Kerzenwachses.
Eine Kerze aus einiger
Distanz anzünden
gelingt manchmal...
Über diese brennbaren Dämpfe kann die Flamme überspringen und
den glimmenden Docht neu entzünden.
... und manchmal gelingt
es nicht.
Versuch 12: Luftballon mit Wasser über Kerzen
Ein wassergefüllter Luftballon über einer brennenden Kerze - platzt er
oder nicht?
Eine Luftballon wurde mit Leitungswasser gefüllt und die Öffnung
verknotet. Nun haben wir eine Kerze angezündet und den Luftballon
vorsichtig von oben der Kerzenflamme genähert.
Die spannende Frage war nun: Was passiert, platzt der
Ballon oder nicht?
Wie man sieht, er platzt nicht. Man kann ihn noch solange über die
Flamme halten, aber es passiert ihm nichts (außer, daß sich Ruß an
der Unterseite anlagert).
Luftballon mitWasser
nähert sich einer
Kerze
Wieso platzt der Ballon nicht?
Es gibt hier zwei Ursachen: Das Wasser leitet die von außen
kommende Wärme schnell ab. Mit einer Kerze ist auch nicht möglich,
das Wasser zum Sieden zu bringen, selbst wenn, dann hätte das
Wasser nur 100°C. Auch diese Temperatur würde nicht reichen, um
den Ballon platzen zu lassen.
Die Kerzenflamme
am Ballon
(Versuche 1-12 aus http://www.kids-and-science.de/experimente-fuer-kinder.html)
Versuch 13: Wasserzersetzung
Ein exemplarisches Beispiel für komplizierte Aufbauten, die auch ganz einfach
durchzuführen sind!
Ein technisch sehr schöner Aufbau. Viele Schüler
lassen sich jedoch davon verwirren und ablenken.
Im Mittelpunkt der Beobachtung steht nicht das
Beobachten der Gasentwicklung, sondern die
komplizierte Apparatur.
Glasröhren (wozu mag die Dritte dienen?),
Ventile, Elektroden, Kabel, eine Stromquelle mit
vielen Knöpfen und ein Stativ.
(Foto: Tina Acham)
Dieser Versuch lässt sich mit einfachen Alltagsmaterialien von jedem Schüler selbst
durchführen!
Material: 1 große Schüssel, 2 kleine Gläser, 2 Stücke Draht, an den Enden abisoliert,
1 9V-Blockbatterie oder 4,5-Volt Flachbatterie, Essig.
Durchführung: Die Schüssel mit Wasser füllen (so hoch, dass die Gläser problemlos
ohne Luftblasen kopfüber hineingestellt werden können). Einen großen Schuss
Speiseessig ins Wasser geben (ca. 30 ml auf 1 Liter Wasser). Nun die Gläser mit dem
Essigwasser befüllt kopfüber in die Schüssel stellen. Unter jedes Glas einen Draht
bringen, das andere Ende des Drahtes an einem der beiden Batteriepole befestigen.
der Aufbau funktioniert garantiert und die Schüler können sich aus das Wesentliche,
nämlich die Gasentwicklung konzentrieren.
Zum besseren Erkennen wurde
der Aufbau ohne Wasser
fotografiert!
(Foto: Tina Acham)

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