Wasser – Seite 3 – Blog von Andreas Blümel und dem Forscherquartett

Warum schwimmt Eis?

25. März 2012 AndreasB

Materialien

Margarine-Dose
Filmdose oder Überraschungsei
Wasser
Gefrierschrank

Versuchsdurchführung
Nimm eine Plastik-Dose und fülle diese bis oben hin mit Wasser. Danach stellst Du die Dose OFFEN für einen Tag in den Gefrierschrank.

Am nächsten Tag nimmst Du die Dose aus dem Gefrierschrank heraus
(ACHTUNG: Handschuhe verwenden; kalt !).

Was ist passiert?
Das Wasser ist aus der Dose oben herausgekommen und dann gefroren. Solltest Du einen Deckel auf die Dose gemacht haben oder das Überraschungsei mit Wasser gefüllt haben, so ist der Deckel abgesprungen oder hat sich zu mindestens abgehoben.

Erklärung
Stell Dir vor, Du wärst ein Wassermolekül und wärst, statt in der Dose, in einem großen Raum. Die anderen Wassermoleküle (Kinder) stehen direkt neben Dir. Es sind so viele Kinder im Raum, bis dieser “voll” ist. Jetzt wird das Wasser abgekühlt. Ihr rückt alle ein bisschen näher zusammen. Bei 4°C wird es Euch jedoch zu eng. Deshalb beschließt Ihr Euch jeweils zu 6 Kindern (nach und nach) an den ausgestreckten Händen zu halten. Bei ca. 0°C halten sich dann alle Kinder an den ausgestreckten Händen fest.

Hoffentlich hat jemand die Tür offen gelassen :-).
Es wird dann nämlich ganz schön eng im Raum.

Obiges Phänomen ist übrigens der Grund dafür, dass Eis auf dem Wasser schwimmt und im Winter in Teichen die Fische nicht erfrieren. Eis (von 0°C) schwimmt auf dem Wasser. Das 4°C kalte Wasser ist jedoch am Grund des Teichs, weil es die größte Dichte hat.

Dass das Eis schwimmt, kannst Du selbst ausprobieren. Nimm einfach eine Schüssel und werfe einen Eiswürfel hinein. Er schaut aus dem Wasser heraus und geht nicht unter.

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Was passiert, wenn man im Winter Salz streut?

25. März 2012 AndreasB

Materialien

Glas
Wasser
Eis
Salz
Thermometer

Versuchsdurchführung
Nimm ein Glas und fülle es zu 1/3 mit Wasser. Gebe die gleiche Menge Eis hinzu und rühre kräftig um. Jetzt messe mit dem Thermometer die Temperatur und markiere diese auf dem Thermometer mit einem Strich oder einem Stück Klebeband. Die Temperatur sollte bei 0°C liegen. Gebe jetzt etwas Salz (mehrere Teelöffel) hinzu, rühre wieder kräftig um und messe erneut die Temperatur.

Was passiert?
Das Wasser / Eis / Salz – Gemisch ist wesentlich kälter als 0°C (~ -10°C). Stellst Du das Glas in eine Wasserpfütze, dann friert das Wasser am Glas an. Du kannst auch ein Teelicht mit Eis/Salzwasser füllen und auf ein Küchentuch stellen. Das Teelicht friert am Küchentuch fest.

Erklärung
Salzwasser friert erst bei viel tieferen Temperaturen als reines Wasser. Daher löst Salz das Eis auf. Dafür wird jedoch Wärme benötigt, die der Mischung entzogen wird. Dadurch kühlt die Flüssigkeit ab. Stell Dir wieder vor, Du wärst ein Wassermolekül, welches gefroren ist. Zu jeweils 6 Kindern würdet Ihr Euch an den Händen fassen. Jetzt würde jemand mit Salz kommen (um es leckerer zu machen in Form einer Tüte Gummibären). Während Ihr die Gummibärchen esst, könnt Ihr Euch nicht an den Händen fassen. Deshalb wird das Eis wieder flüssig. Das hält solange an, bis Ihr satt seid. Erst dann würdet Ihr Euch wieder an den Händen fassen und damit fest werden.

Zum einen kann man sich diesen Umstand im Winter zu Nutze machen, da durch das Salzstreuen nicht so schnell Glatteis entsteht. Zum anderen kann man dadurch im Sommer wunderbar Speiseeis selbst machen. Nehmt einfach statt dem Glas eine Schüssel und füllt diese mit der Eis / Wasser / Salz – Mischung. Dann stellt in die Schüssel eine zweite kleinere Schüssel in die Ihr z.B. Joghurt gebt. Jetzt einige Zeit umrühren. Fertig ist das Eis.

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Wie funktioniert ein Thermometer?

25. März 2012 AndreasB

Materialien

Flasche
Deckel
Strohhalm
eiskaltes, normales und heißes Wasser

Versuchsdurchführung
Wie funktioniert ein Thermometer Nimm eine Flasche mit Deckel und bohre in den Deckel ein Loch und klebe in das Loch einen Strohhalm, so dass der Strohhalm dicht mit dem Deckel verbunden ist. Jetzt fülle etwas Wasser in die Flasche und verschließe sie. Puste etwas Luft in den Strohhalm, so dass das Wasser im Strohhalm (oberhalb des Deckels) steht. Nimm einen Filzstift und markiere die Stelle, auf der die Wassersäule steht. Tauche die Flasche nun in Leitungswasser, warmes oder eiskaltes Wasser und schau, was mit der Wassersäule im Strohhalm passiert.

Was passiert?

Im Leitungswasser passiert nichts mit der Wassersäule.
Im Eiswasser fällt die Wassersäule.
Im heißen Wasser steigt die Wassersäule.

Erklärung
Im Leitungswasser passiert nichts mit der Wassersäule, weil das Leitungswasser und das Wasser in der Flasche die gleiche Temperatur haben. Im heißen Wasser bewegen sich die Wassermoleküle sehr schnell. Schnelles Wasser benötigt aber mehr Platz. Deswegen dehnt es sich aus und die Wassersäule steigt nach oben. Im Eiswasser bewegen sich die Wassermoleküle langsamer. Sie rücken näher zusammen. Es ist mehr Platz vorhanden. Die Wassersäule fällt etwas nach unten.

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Warum friert man, wenn man nass ist?

25. März 2012 AndreasB

Materialien

(Alkohol)-Thermometer
Wasser
Eis
Haarföhn oder Ventilator
Toilettenpapier oder Küchenputztuch

Versuchsdurchführung
Nimm das Thermometer und wickele am unteren Ende etwas Toilettenpapier um die “Ausdehnungskugel”. Feuchte das Toilettenpapier an. Merke Dir die angezeigte Temperatur. Nimm den Ventilator oder den Haarföhn und blase Luft auf das Thermometer. Wenn Du den Haarföhn nimmst, dann beachte, dass der Föhn nicht auf heizen stehen darf.

Was passiert?
Nach einiger Zeit fällt die Temperatur des Thermometers stetig ab.

Erklärung
Das Wasser verdunstet langsam. Um verdunsten zu können benötigt das Wasser jedoch Energie. Diese Energie entzieht es der Umgebung und damit dem Wasser im Toilettenpapier. Das Wasser im Toilettenpapier wird somit immer kälter und damit auch das Thermometer, welches den Temperaturabfall anzeigt. Dass das Wasser verdunstet, kannst Du übrigens auch sehen, wenn Du Dir einen Spiegel nimmst und diesen anhauchst. Der Spiegel beschlägt. In deinem warmen Atem befindet sich immer etwas Wasser in Form von Luftfeuchtigkeit. Da der Spiegel kälter als Dein Atem ist, kondensiert die Luftfeuchtigkeit am Spiegel aus, da kalte Luft nicht soviel Luftfeuchtigkeit aufnehmen kann, wie warme Luft. Nach und nach verdunstet die Feuchtigkeit dann wieder.

Tipp
Feuchte einen Finger an und halte ihn senkrecht nach oben. Jetzt puste ihn an. Du spürst sofort, dass die Seite des Fingers, die Deinem Mund zugewandt ist, kühl wird. Beim Verdunsten oder Verdampfen einer Flüssigkeit wird Wärme verbraucht. Dein Atem beschleunigt das Verdunsten der Feuchtigkeit am Finger und man merkt selbst bei einem schwachen Luftzug den größeren Wärmeverlust auf der dem Luftzug zugewandten Seite. Wer nach dem Baden den nassen Badeanzug an behält, friert selbst bei Hitze. Das Wasser entzieht dem Körper die Wärme, die es zum Verdunsten braucht.

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Kann man Luft von einem Glas in das andere umfüllen ?

25. März 2012 AndreasB

Materialien

2x Gläser
Wasser-gefüllte Schüssel
Strohhalm (für Versuch 2)

Anmerkung
Lupe-Logo-Header Viele werden sagen, das geht nicht. Du weisst es aber besser. Unter Wasser kann man Luft von einem in das andere Glas umfüllen.

Versuch 1
Tauche ein Glas mit der Öffnung nach oben unter Wasser, so dass die gesamte Luft aus dem Glas entweicht. Jetzt drehe das Glas herum, so dass die Öffnung nach unten zeigt. Ein zweites Glas tauchst Du mit der Öffnung nach unten ins Wasser ein. In dem Glas ist noch Luft enthalten. Jetzt tauche das mit Luft gefüllte Glas etwas tiefer ins Wasser, als das mit Wasser gefüllte Glas. Wenn du nun das Glas ein wenig kippst, entweicht die Luft aus dem Glas. Hältst Du das mit Wasser gefüllte Glas über die aufsteigenden Luftblasen, so kannst Du wirklich die Luft aus dem einen Glas in das andere Glas umfüllen.

Versuch 2
Tauche ein Glas mit der Öffnung nach oben unter Wasser, so dass die gesamte Luft aus dem Glas entweicht. Jetzt drehe das Glas herum, so dass die Öffnung nach unten zeigt. Mit einem Strohhalm mit Knick, dessen Öffnung Du unterhalb des Glases in das Wasser eintauchst, kannst Du nun durch Hineinblasen alles Wasser aus dem Glas herauspusten.

Erklärung
In einem scheinbar leeren Glas ist nicht wirklich nichts. In dem Glas befindet sich immer Luft. Diese Luft kann unter Wasser von einem Glas in das andere umgefüllt werden. Im Versuch 2 kann man die Luft, die in der eigenen Lunge ist, durch den Strohhalm in das Glas befördern. Da an einem Ort nicht zwei Dinge gleichzeitig sein können, drückt die in das Glas eingepustete Luft das Wasser aus dem Glas heraus. Am Ende befindet sich nur noch Luft im Glas.

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Was passiert, wenn man Wasser in einen Trichter gießt?

23. März 2012 AndreasB

Materialien

Schale
2 Plastikbecher (möglichst durchsichtige) oder
1 Plastikflasche, Gummistopfen mit Loch und Trichter
ggf. etwas Klebeband zum Abdichten
Kanne mit Wasser

Versuchsvorbereitung
Schneide von dem einen Plastikbecher den Boden ab und mache ein kleines Loch in den zweiten Plastikbecher. Jetzt stelle den Plastikbecher ohne Boden mit der großen Öffnung nach unten in die Schale. Den zweiten Plastikbecher stellst du in das große Loch im Boden des ersten Bechers, so dass der obere Becher als Trichter fungiert. Alternativ dazu kannst Du auch eine Plastikflasche nehmen, in die du einen Gummistopfen gesteckt hast. In dem Loch des Gummistopfens steckt der Trichter.

Was passiert, wenn Du mit der Kanne Wasser in den Becher bzw. Trichter kippst ?
Fließt es sofort durch, bleibt es oben stehen oder fließt die Hälfte in den unteren Becher und der Rest bleibt im oberen Becher ?

Versuch 1
Kippe mit der Kanne möglichst schnell Wasser in den oberen Becher bzw. Trichter und achte genau darauf, was mit dem Wasser passiert. Halte dabei mit der anderen Hand den unteren Becher bzw. die Flasche fest.

Was passiert?
Das Wasser läuft nicht vollständig aus dem oberen Becher bzw. Trichter heraus.

Erklärung
In dem unteren Becher bzw. in der Flasche ist vor dem Einfüllen von Wasser Luft enthalten. Schüttest Du nun Wasser von oben hinein, so kann die Luft zu einem gewissen Anteil zusammengedrückt werden. Aber irgendwann ist Schluss damit und kein weiteres Wasser fließt nach unten, obwohl im unteren Becher bzw. in der Flasche scheinbar noch genug Platz ist.

Versuch 2
Schüttele die Becher/Flaschenkonstruktion ein wenig.

Erklärung
Wenn du das Loch im oberen Becher groß genug gemacht hast, „blubbert“ Luft von unten nach oben durch das Loch und es kann wieder etwas Wasser nach fließen.

Weiterführende Informationen

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