Arbeitsblatt: 5.1.2 Verschiedene Experimente für die Tâche

Schwarz ist gleich bunt Schwarze Filzstifte sind schwarz? Nicht ganz! Das Schwarz ist aus vielen Farben zusammengesetzt, die du sichtbar machen kannst. Eine Methode, um das zu erreichen, ist die Chromatographie. Man verwendet sie, um chemische Stoffe voneinander zu trennen. Wer hätte das gedacht: Tristes Schwarz trennt sich auf in ganz verschiedene Farben! Bild: SGCI Chemie Pharma Schweiz Mit diesem Experiment kannst du die Farben eines schwarzen Filzstiftes voneinander trennen und erhältst nebenbei noch ein kleines Kunstwerk. Infobox Das brauchst du: Einen Filzstift (am besten schwarz) Eine Schale Wasser Filterpapier (z.B. Kaffeefilter) So wirds gemacht: 1. Nimm das Filterpapier und schneide einen Kreis aus (ca. 9 cm Durchmesser). In die Mitte des Rundfilters schneidest du zusätzlich ein Loch. 2. Um das Loch herum malst du mit deinem Filzstift einen Kreis. Du kannst auch verschiedene Stifte kreisförmig um das Loch herum auftragen. 3. Stecke ein zweites, aufgerolltes Stück Filterpapier durch das Loch. Stelle das untere, aufgerollte Ende dieses Filterpapier-Pilzes in ein Glas Wasser. Wasser und Seife Die fettlösenden Eigenschaften der Seife beruhen auf dem speziellen Aufbau der Seifenteilchen. Seife verändert also die Eigenschaften von Wasser, wenn sich die Seifenteilchen darin auflösen und verteilen. Deshalb kann man mit Seifenwasser auch Seifenblasen machen (die detaillierte Erklärung dazu findest du hier). Die folgenden zwei Experimente, machen den Effekt von Seife im Wasser sichtbar und dir fallen bestimmt noch weitere ein! Geheimnisvolles Boot Wusstest du, dass man mit Spülmittel oder Flüssigseife ein Papierschiffchen antreiben kann? So wirds gemacht: 1. Fülle den Suppenteller mit Wasser. 2. Falte aus Papier ein kleines Schiffchen oder schneide eines aus Karton aus. 3. Setze das Schiffchen vorsichtig in die Mitte des Suppentellers und lass es schwimmen. 4. Benetze deinen Finger mit etwas Spülmittel. 5. Tauche den Finger hinter dem Schiff ins Wasser ein. Scharf beobachtet: Wenn du dein Schiffchen aufs Wasser setzt und dahinter den Finger eintauchst, geschieht normalerweise nichts Besonderes. Macht man dasselbe nochmals, nun mit ein wenig Spülmittel auf dem Finger, sieht das ganz anders aus: Auf einmal saust das Boot mit Volldampf in Richtung Tellerrand! Was steckt dahinter? Die Wasseroberfläche bildet eine Art Haut, auf der das Schiffchen schwimmt. Diese Haut wird durch die Seifenteilchen hinter dem Schiffchen zerrissen. Wegen ihrer Oberflächenspannung zieht sich die seifenfreie Wasserhaut von diesem Loch zurück (wie eine elastische Folie, in die du ein Loch stichst) und zieht das Schiffchen dabei mit sich. Ei in der Flasche Wie bringt man ein Ei in eine Flasche? Nein, nicht als Rührei gekocht! Bild: Magic Science Infobox Das brauchst du: Eine Glasflasche Ein gekochtes und geschältes Ei Einen Papierstreifen Feuerzeug oder Streichhölzer So wirds gemacht: 1. Zünde den Papierstreifen an und wirf ihn, während er brennt, vorsichtig in die Glasflasche. 2. Dann benetzt du das gekochte und geschälte Ei mit etwas Wasser und setzt es auf die Flaschenöffnung. 3. Nach kurzer Wartezeit wird das Ei in die Flasche gesogen. Was dahinter steckt: Warme Luft dehnt sich aus, und beim Erkalten zieht sie sich wieder zusammen. Dies machen wir uns bei unserem Experiment zu Nutze. Der brennende Streifen Papier erwärmt die Luft in der Glasflasche, und diese dehnt sich aus. Sobald man das Ei auf den Flaschenhals setzt, ist die Flasche verschlossen. Wenn nun die Luft abkühlt und sich wieder zusammenzieht, entsteht in der Flasche ein Unterdruck: der Luftdruck in der Flasche ist kleiner als ausserhalb der Flasche. Darum wird das Ei hineingesogen, bzw. vom höheren Aussendruck in die Flasche gepresst. Das Luftkissenboot Luftkissenfahrzeuge gleiten auf einem LuftKissen, statt dass sie schwimmen oder auf Rädern fahren. Bastle dir selber eines und lass es mit anderen um die Wette fahren! Wessen Luftkissenboot ist schneller? Bild: Florence Bernhard kinderforschen.ch Infobox Bild: Florence Bernhard kinderforschen.ch Das brauchst du: 1 Plastikbecher 1 Schale aus Plastik oder Aluminium, z. B. den Deckel einer Verpackung Klebestreifen Schere So wirds gemacht: 1. Den Boden des Bechers ausschneiden. 2. In den Verpackungsdeckel eine Öffnung schneiden, gerade so gross, dass der Becher hineinpasst. Eventuell mit Klebestreifen befestigen. 3. Boot auf den Boden setzen und von oben in den Becher blasen. Scharf beobachtet: Das Luftkissenboot wird vom Boden abgehoben und setzt sich in Bewegung. Bild: Florence Bernhard kinderforschen.ch Was steckt dahinter? Nimm dein Luftkissenboot hoch, halte eine Handfläche darunter und blase nochmals von oben in den Becher. Du spürst gut die hineingeblasene Luft sie bildet ein sogenanntes LuftKissen, auf dem sich dein Fahrzeug bewegt! Luftballon mit Düsenantrieb Wie eine Rakete: Lass einen Luftballon mit Düsenantrieb durchs Zimmer flitzen! Infobox Das brauchst du: 1 Ballon 1 langes Stück dünne Schnur Sternchenfaden (Zwirn) eignet sich sehr gut Klebestreifen (Malerklebeband ist gut geeignet) Schere 1 Trinkhalm stabiler Gegenstand, um die Schnur zu befestigen (z. B. Türklinke, Treppengeländer .) So wirds gemacht: 1. Die Schnur durch den Trinkhalm ziehen. Dieser dient als Führung, die Schnur sollte also ohne grossen Widerstand durch den Trinkhalm gleiten. 2. Das eine Ende der Schnur an einem stabilen Gegenstand befestigen (Türklinke, Haken, Stuhllehne, Treppengeländer usw., es darf auch etwas aufwärts gehen). 3. Ballon aufblasen und mit den Fingern zuhalten, damit die Luft nicht entweicht. 4. Nun den Ballon mit Klebeband unter dem Trinkhalm befestigen, an das lose Ende der Schnur führen. Die Öffnung des Ballons soll nach hinten zeigen. 5. Die Schnur spannen, die Finger von der Öffnung des Luftballons nehmen und loslassen. Scharf beobachtet: Der Ballon flitzt der Schnur entlang. Was steckt dahinter? Schon beim Aufblasen des Ballons hast du sicher gemerkt, dass die Luft nicht so einfach in den Ballon hineinfliesst: Sie drückt von innen gegen den Ballon, und sobald man die Öffnung loslässt und nicht mehr hineinbläst, entweicht sie ganz schnell. Dieser Luftstrahl treibt den Ballon vorwärts. Man nennt dies einen Rückstossantrieb nach diesem Prinzip funktionieren auch die Triebwerke von Raketen! Woraus besteht Luft? Am Weihnachtsbaum und auf dem Geburtstagskuchen: Kerzen brennen normalerweise, wenn man sie anzündet, und verlöschen erst wieder, wenn man sie ausbläst. Das ist aber gar nicht so selbstverständlich, sondern hat sehr viel mit der Zusammensetzung der Luft zu tun. Die Luft in unserer Atmosphäre ist ein Gemisch aus verschiedenen geruch- und geschmacklosen Gasen. Zum grössten Teil besteht sie aus Stickstoff (etwa 78%), der Rest ist hauptsächlich Sauerstoff (etwa 21%). Eine Kerze benötigt zum Brennen den Sauerstoff aus der Luft; mit ein paar Experimenten kannst du das selbst untersuchen. Infobox Das brauchst du: Teelicht Teller oder flache Schale Trinkglas kleiner Plastikbecher Teelichtglas Teelöffel Backpulver Essig Zündhölzer oder Feuerzeug So wird gemacht: 1. Stelle ein Teelicht auf einen Teller und zünde es an. 2. Nimm ein Glas, stülpe es über die Kerze und warte einen Moment. Was geschieht? Scharf beobachtet: Die Flamme wird immer kleiner, und nach kurzer Zeit verlöscht sie. Mach das Experiment noch einmal und nimm das Glas kurz vor dem Verlöschen der Kerze weg: Sie wird wieder aufflammen! Was steckt dahinter? Die Kerze benötigt zum Brennen Luft, und zwar genauer gesagt: Die Flamme benötigt den Sauerstoff in der Luft. Auch wir benötigen den Sauerstoff zum Atmen. Im Glas hat nur eine beschränkte Menge Luft Platz; wenn der Sauerstoff aus dieser Luft verbraucht ist, kann die Flamme nicht mehr brennen und erlischt. Nimmt man das Glas kurz vor dem Verlöschen weg, gelangt frischer Sauerstoff zur Kerze und die Flamme flackert wieder auf. Übrigens: Auch wenn wir eine Flamme mit Wasser löschen, geschieht dasselbe: Die Flamme bekommt für einen Moment keine Luft mehr und „ertrinkt sozusagen im Wasser. Giess ein wenig Wasser (etwa 0.5 cm tief) in den Teller und lege ein Zündholz hinein. Setze ein brennendes Teelicht vorsichtig daneben und stülpe wieder ein Glas darüber (schau darauf, dass das Glas an einer Stelle auf dem Zündholz liegt). Was geschieht nun? Scharf beobachtet: Die Flamme erlischt, und Wasser wird ins Glas gesaugt. Was steckt dahinter? Die Kerzenflamme verbrennt den Sauerstoff in der Luft und erlischt, sobald er verbraucht ist. Die heisse Luft im Glas wird dann schnell kalt. Weil kalte Luft weniger Raum braucht als warme, wird im Glas viel Platz frei. Das Wasser aus dem Teller nimmt diesen Platz ein und steigt im Glas hoch. 1. Zünde das Teelicht wieder an und setze es in ein Teelichtglas. 2. Mische einen Teelöffel Backpulver in einem Plastikbecher mit etwas Essig. Die Mischung fängt heftig an zu schäumen. Nun musst du schnell sein: 3. Halte den Becher leicht schräg über die Flamme, während die Mischung noch schäumt. Was geschieht? Scharf beobachtet: Die Flamme erlischt wiederum. Was steckt dahinter? Essig und Backpulver gehen miteinander eine chemische Reaktion ein. Dabei entsteht ein Gas namens Kohlendioxid. Dieses Gas bewirkt, dass die Mischung schäumt. Kohlendioxid ist schwerer als Luft und sammelt sich im Plastikbecher unter dem Schaum. Du kannst es nicht sehen, aber wenn du den Becher schräg hältst, kannst du es fast wie Wasser ausgiessen. Kohlendioxid ist nicht brennbar; im Teelichtglas verdrängt es die Luft mit dem Sauerstoff und erstickt so die Flamme. Der tanzende Wasserteufel Ein verblüffendes Spielzeug: Der kartesische Taucher, der im Wasser auf und ab tanzt! Infobox: Das brauchst du: eine leere Tintenpatrone einen Reissnagel einen wasserfesten Stift oder wasserfeste eine Plastikflasche, die sich gut zusammendrücken lässt (z. B. eine 1,5Liter-PET-Flasche) So wirds gemacht: Farbe 1. Stich die Tintenpatrone mit dem Reissnagel an, damit ein kleines Loch entsteht. 2. Fülle ca. der Patrone mit Wasser. Verschliesse die obere Öffnung der leeren Patrone danach gut mit einem Klebeband. Es darf nur durch die Einstichöffnung vom Reissnagel Wasser oder Luft in die Patrone eintreten! 3. Bemale die Tintenpatrone mit dem wasserfesten Stift wie es dir gefällt. 4. Hefte den Reissnagel als Gewicht an die untere Seite der Tintenpatrone. 5. Fülle die Plastikflasche bis zum Rand mit Wasser. Lass die Tintenpatrone darin schwimmen. 6. Sie sollte gerade noch an der Oberfläche schwimmen und nicht in der Flasche absinken! 7. Verschliesse dann die Flasche mit dem Deckel. Drück nun die Plastikflasche in der Mitte zusammen und schau, was passiert! Darauf musst du achten: Fülle die Plastikflasche wirklich bis zum Rand mit Wasser. Bevor die Flasche zusammengedrückt wird, musst du überprüfen, ob der Taucher an der Wasseroberfläche schwimmt (wenn er zu leicht oder zu schwer ist, fülle je nachdem noch mehr Luft oder Wasser in den Taucher ein). Scharf beobachtet: Wenn du die Plastikflasche mit den Händen zusammendrückst, beginnt sich der Taucher abzusenken. Sobald du loslässt, steigt er wieder auf bis zu seinem Ausgangspunkt. Du kannst den Taucher auf diese Weise im Wasser tanzen lassen. Was steckt dahinter? Der beschriebene Taucher wird auch „Wasserteufel oder „kartesischer Taucher genannt. René Descartes, ein Philosoph, entwickelte ihn um 1640. Der Taucher (die Tintenpatrone) sinkt in der Flasche ab, da durch das Zusammendrücken der Flasche ein Druck auf die Flüssigkeit ausgeübt wird. Dieser Druck führt dazu, dass die Luft im Inneren des Tauchers ebenfalls zusammengedrückt wird. Wasser strömt durch das kleine Loch in die Tintenpatrone und ersetzt den freien Platz. Da Wasser schwerer ist als Luft, sinkt der Taucher ab. Wenn die Flasche nun losgelassen wird, sinkt der Druck, und die Luft breitet sich wieder aus. Das Wasser wird aus dem Taucher verdrängt; der Taucher steigt in der Plastikflasche wieder auf. Der überhängende CD-Turm Schau dir den überhängenden Turm aus CDs auf dem Bild oben an: Die oberste CDHülle liegt ausserhalb der Tischkante. Ist das möglich, ohne dass die CDHüllen zusammengeklebt sind, oder wurde da geschummelt? Ob der Turm wohl gleich umfällt? Alles nur eine Frage der Physik! (Bild: SJW) Das brauchst du: Etwa 10 CDHüllen So wirds gemacht: Stelle einen Stapel CD oder DVDHüllen an die Tischkante. Schiebe die oberste Hülle so weit nach aussen, dass sie gerade nicht kippt. Jetzt schiebst du die oberen beiden Hüllen gemeinsam nach aussen, bis kurz bevor sie kippen. Dann kommen die obersten drei dran usw. Scharf beobachtet: Es entsteht ein Turm, der unten fast senkrecht aufsteigt und oben immer weiter über die Tischkante hinausragt die oberste Schachtel ist ganz ausserhalb der Tischkante (wie im Bild). Man kann diesen Turm also bauen, ohne zu kleben! Was dahinter steckt: Ob der Turm kippt oder nicht, hat mit dem Schwerpunkt zu tun. Wenn der Schwerpunkt der obersten Hülle ausserhalb der Kante der zweitobersten liegt, kippt sie und fällt zu Boden. Also musst du die Hülle ein klein wenig reinrücken, damit der Schwerpunkt auf der 2. Hülle liegt und nicht ausserhalb. So geht es Hülle um Hülle nach unten: Die obersten beiden Hüllen haben einen gemeinsamen Schwerpunkt, der nicht ausserhalb der 3. Hülle liegen darf usw. Der Schwerpunkt aller darüberliegenden Hüllen zusammengenommen darf jeweils nicht ausserhalb der nächsten Hülle sein. Wenn der Schwerpunkt aller Hüllen zusammen ausserhalb der Tischkante liegt, dann kippt der Turm! Hugos verkehrtes Wasser-Bild «Ich zeig euch jetzt eine wunderbare Täuschung mit einem Glas Wasser. Hier ist eine Postkarte.» «Ich zeichne nun einen Pfeil darauf, der von links nach rechts zeigt. Diese Karte stelle ich dicht hinter das Glas. Seht ihr? Der Pfeil zeigt nach wie vor von links nach rechts. Und jetzt schliesse ich ein Auge und ziehe das Glas langsam zu mir. Der Pfeil zeigt plötzlich in die Gegenrichtung!» «Das kann ich fast nicht glauben!», ruft Nina und probiert es auch: «Ich seh nichts.» «Ist das was Neues?», stichelt Hugo. «Hör bloss auf, Hugo, dein Experiment ist so fade wie ein Glas Wasser.» «Etwas Geduld, meine Dame, probier es nochmals, ganz langsam. Schiele auch ein bisschen zur Seite!» «Tatsächlich, es funktioniert, jetzt sehe ich es auch!», ruft Nina begeistert. «Und wieso sehe ich das auf einmal verkehrt?» «Das Wasser wirkt wie eine Linse und verzerrt die Bilder oder lässt sie sogar verkehrt erscheinen», erklärt Hugo: «Man nennt das eine optische Täuschung. Das ist das perfekte Experiment für Leute, die immer lechts und rinks – äh ich meine rechts und links verwechseln.» «Schau mich nicht so frech an, Hugo! Kannst du überhaupt rechts und links unterscheiden?» «Teilweise. Ich weiss nur, wo rechts ist, hihi.» Für dieses Wasserglas-Experiment brauchst du: ein Glas voll Wasser einen Stift eine Postkarte Experimente mit Eis und Wasser Schwimmen oder stehen Eisberge im Wasser? Wenn ihr wissen wollt, ob Eisberge im Wasser stehen oder schwimmen, dann probiert einmal folgendes Experiment aus: Wenn sie schwimmen, beweist das, dass Eis eine geringere Dichte hat als Wasser. Deshalb schwimmen auch Eisberge im Wasser und stehen nicht fest. Nehmt ein Glas mit kaltem Wasser und gebt Eiswürfel hinein. Schwimmen sie oben oder sinken sie nach unten? Was schmilzt schneller, ein Eiswürfel mit Salzhaube oder ein Eiswürfel ohne Salzhaube? Ihr braucht zwei Eiswürfel, kaltes Wasser und eine Uhr. Natürlich könnt ihr auch einfach zuschauen und abwarten, welcher Eiswürfel schneller schmilzt. Das Salz lässt den Eiswürfel schneller schmelzen. Dafür braucht es Energie, die aus der Umgebung in Form von Wärme entzogen wird. Funktioniert das auch mit Zucker? Probiert es doch mal aus! Braucht Wasser mehr oder weniger Platz wenn es gefriert? Markiert den oberen Wasserstand mit einem Klebeband und stellt das offene Glas (unbedingt offen, sonst könnte das Glas platzen!) ins Gefrierfach. Ist das Wasser nach einiger Zeit gefroren, seht ihr, dass das Eis über die Markierung reicht. Das bedeutet, es hat sich nach oben ausgedehnt. Das ist auch der Grund, warum sich über den Winter hinweg auf den Straßen immer wieder Schlaglöcher bilden. Wasser dringt in die Ritzen und Spalten des Asphalts ein und gefriert. Durch die Ausdehnung werden ganze Steinbrocken ausgebrochen.