Umut (Wasser) – Blog von Andreas Blümel und dem Forscherquartett

Experimente zum Thema Wasser

Wie funktioniert ein U-Boot?

23. Februar 2013 AndreasB

Materialien

500 ml Plastikflasche
Strohhalm oder Aroma-Fläschchen
Wasser

Versuchsdurchführung
Umut-Wie_funktioniert_ein_U-Boot Biege ein U aus einem Strohhalm. Drehe das U auf den Kopf, so dass die offenen Enden unten sind. Nun beschwere den Strohhalm mit Büroklammern und/oder Klebeband so weit, dass er gerade eben noch schwimmt. Fülle die Flasche bis oben hin mit Wasser und setze den Strohhalm-Taucher ins Wasser. Jetzt verschraube die Plastikflasche mit dem Deckel. Wenn Dir das zu kompliziert ist, kannst Du auch ein leeres Aroma-Fläschchen aus Glas nehmen. Leere sie aus und stelle sie mit der Öffnung nach unten in die Flasche und verschraube die Flasche mit dem Plastikdeckel.

Drücke die Flasche nun (mit beiden Händen) zusammen und schaue den Strohhalm genau an.

Was passiert?
Wenn Du die Flasche zusammendrückst, sollte der Taucher nach unten tauchen. Lockerst Du den Druck ein wenig, dann taucht der Taucher wieder auf.

Erklärung
Durch Druck auf die Flasche wird die Luft im Strohhalm zusammengedrückt. Dadurch dringt mehr Wasser in den Strohhalm ein. Der Strohhalm-Taucher wird schwerer und kann nicht mehr schwimmen. Er geht unter.

Das gleiche Prinzip benutzen U-Boote. Hier gibt es einen motorbetriebenen Zylinder (ähnlich wie bei einer Luftpumpe), der die Luft in einem Hohlkörper zusammendrückt.

Weiterführende Informationen

Wetten, dass Du etwas in ein volles Glas Wasser werfen kannst?

23. Februar 2013 AndreasB

Materialien

Trinkglas
Münzen
Wasser

Versuchsdurchführung
Umut-Wetten_dass_du_etwas_in_ein_volles_Glas_Wasser_werfen_kannst Fülle ein Glas randvoll mit Wasser. Lass nun vorsichtig eine Münze nach der anderen in das Wasser gleiten. Am besten geht das, wenn Du sie in der Mitte des Glases hineingleiten lässt.

Wie viele Münzen passen hinein, bevor das Glas überläuft?
_________________________________________________________

Erklärung
Wasser möchte möglichst wenig Kontakt mit der Luft haben. Die Wassermoleküle halten sich fest zusammen und bilden eine Wasserhaut. Durch diese Haut kann das Wasser eine Halbkugel oberhalb des Glases bilden. Die Wasserhaut ist ziemlich stabil. Man kann eine Büroklammer darauf schwimmen lassen oder auch mit einem Holzstab hineinstechen, ohne dass die Haut „kaputt“ geht.

Weiterführende Informationen

Wetten, dass Du ein volles Glas Wasser auf den Kopf stellen kannst?

23. Februar 2013 AndreasB

Materialien

Trinkglas
Pappe (Bierdeckel oder Spielkarte)
Wasser

Versuchsdurchführung
Umut-Wetten_dass_du_ein_Glas_Wasser_auf_den_Kopf_stellen_kannst Fülle ein Glas mit Wasser. Es muss nicht randvoll sein. Nun lege ein Stück Pappe (es muss etwas größer als die Glasöffnung sein) auf das Glas. Drehe das Glas auf den Kopf, halte dabei jedoch die Pappe gut fest. Nun sei mutig und lass die Pappe los.

Was passiert?
________________________________________________________

Achtung!
Nicht zu lange auf dem Kopf stehen lassen. Wenn die Pappe sich voll Wasser saugt, dann wird sie undicht und das ganze Wasser läuft aus dem Glas heraus. Je breiter und flacher das Glas ist, umso besser funktioniert der Versuch.

Erklärung
Du wirst es nicht glauben, aber es ist die Luft (der Luftdruck), der von außen auf den Deckel drückt und dadurch diesen fest an das Glas presst. Ein Liter Luft wiegt etwas mehr als 1 Gramm. Weil die Erdatmosphäre bis zu 10000 km hoch ist, lastet die Luft mit ihrem Gewicht auf der Erde. Dies entspricht in etwa dem Gewicht einer 10m hohen Wassersäule. Falls Du das Glas komplett mit Wasser gefüllt hattest, so drückte nur die Luft auf den Bierdeckel. Solltest Du etwas Luft im Glas gehabt haben, wodurch beim Umdrehen etwas Wasser entwichen ist, dann hast Du sogar einen Unterdruck im Glas erzeugt, der noch zusätzlich den Bierdeckel andrückt.

Weiterführende Informationen

Ist in einem leeren Glas wirklich nichts?

23. Februar 2013 AndreasB

(Wie bringt man Gummibärchen das Tauchen bei, ohne dass sie nass werden?)

Geschichte
Paco und Lara streiten sich. Lara behauptet, dass Gummibärchen tauchen können, ohne nass zu werden. Paco glaubt ihr das nicht. Da kommt Umut hinzu und zusammen mit Umut schafft Paco es tatsächlich Gummibärchen das Tauchen beizubringen.

Materialien

1x große durchsichtige Salatschüssel (½ mit Wasser gefüllt)
2x Gläser (eines leer, das andere mit Wasser gefüllt)
2x Gummibärchen
1x Aluminiumgehäuse eines Teelichts
1x Wattebausch oder Stoff zum Auslegen

Versuch 1
lupe-logo-header Einleitende Frage: Was befindet sich in beiden Gläsern (voll, „leer“)?

Nimm das leere Glas und tauche es mit der Öffnung nach unten in das Wasser. Nach dem Herausziehen kannst Du Dich davon überzeugen, dass das Glas innen immer noch trocken ist. Tauche das Glas erneut in das Wasser. Jetzt wird jedoch das Glas, wenn es unter Wasser ist, leicht schräg gehalten.

Was passiert?
Es steigen Blasen (Luft) im Wasser nach oben.

Halte mal ein mit Wasser gefülltes Glas über die aufsteigenden Blasen.

Was passiert?
Die Luftblasen verdrängen das Wasser aus dem Glas. Am Ende ist die gesamte Luft aus Glas 1 in Glas 2.

Versuch 2
Gummibärchen_tauchen_ohne_nass_zu_werden Lege etwas Küchenpapier oder einen Wattebausch in die Aluschale und lege dann die beiden Gummibärchen hinein. Weißt Du jetzt, wie die zwei Gummibärchen unter Wasser tauchen können, ohne nass zu werden? Lege das Boot vorsichtig auf die Wasseroberfläche. Stülpe das leere Glas über das Boot und drücke das Glas langsam auf den Boden der Schüssel. Hebe das Glas vorsichtig aus dem Wasser.

Erklärung
Das Glas ist nicht wirklich leer. In ihm befindet sich Luft. Wenn Du das Glas schräg hältst, siehst Du, wie Luftblasen aus dem Glas ins Wasser entweichen. Hältst Du das Glas gerade, dann kann keine Luft entweichen und Du drückst das Wasser gleichmäßig nach unten. Da das Aluschälchen auf dem Wasser schwimmt, wird es ebenfalls nach unten gedrückt, bis es den Boden der Schüssel berührt. Dein Gummibärchen ist trocken geblieben.

Weiterführende Informationen

Presse: Wie funktionieren Windeln?

28. Juli 2012 AndreasB

Evonik Logo Mit FAVOR®-Superabsorbern experimentieren“ lautet der Titel der Broschüre, die zahlreiche Versuche für Nachwuchswissenschaftler bereit hält. Darüber hinaus wird der Evonik-Standort Krefeld porträtiert und die Entwicklung von Babywindeln gezeigt. Informationen über Praktika- und Ausbildungsplätze runden das Angebot ab. Die Broschüre kann über die Superabsorber-Homepage oder hier heruntergeladen werden.

Wie erkennt man alte Eier?

28. März 2012 AndreasB

Materialien

mehrere Eier (frische sowie alte)
2 mit (warmem) Wasser gefüllte Gläser
Salz
2 Unterteller

Versuch 1
Lege ein frisches und ein altes Ei in jeweils ein Wasserglas. Erkläre deine Beobachtung. Schlage beide Eier vorsichtig auf den Tellern auf und schaue sie dir genau an.

Versuch 2
Lege das frische Ei ins warme Wasser (es sinkt auf den Boden). Jetzt füge nach und nach Salz dem Wasser hinzu und rühre vorsichtig um. Was passiert ?

Erklärung
Je älter ein Ei ist, desto poröser wird seine Schale und gibt nach und nach Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf ab. Dafür nimmt das Ei Luft auf, woraufhin eine ungleichmäßige Massenverteilung entsteht. Es entsteht eine Luftblase im Ei. Bei einem frischen Ei ist die Luftblase sehr klein. Dadurch hat das Ei eine größere Dichte als Wasser. Es sinkt zu Boden. Bei einem alten Ei ist die Luftblase sehr groß, was dazu führt, dass das Ei schwimmt. Durch das hinzu gegebene Salz, welches sich in dem Wasser gelöst hat, bekommt die Lösung nun eine höhere Dichte als das Hühnerei.

Übereinstimmend mit dem Archimedischen Gesetz, kann dieses nun ohne Probleme schwimmen. In der Natur kommt dieses Phänomen übrigens auch vor: Im Toten Meer in Israel. Dort ist die Salzkonzentration sogar so hoch, dass Menschen ohne eigene Schwimmbewegungen auf dem Wasser schwimmen, beziehungsweise liegen können.

Weiterführende Informationen

Warum klebt der Kleber nicht auf dem Etikettenpapier?

25. März 2012 AndreasB

Materialien

ein Blatt Papier
ein Becher mit Wasser
Etikettenpapier
eine Pipette
eine Kerze
ein Stück Kreide

Versuch 1
etiketten1 Tropfe etwas Wasser auf normales (Schreib)papier. Du wirst feststellen, dass die Tropfen sofort vom Papier aufgesaugt
werden.

Versuch 2
Ziehe zunächst ein Etikett vom Etikettenpapier ab und tropfe mit der Pipette ein paar Wassertropfen auf die Stelle, wo vorher das Etikett war. Schau Dir genau an, was mit den Tropfen passiert! Du kannst die Tropfen auch mit der Pipette verschieben.
Was ist so besonderes am Etikettenpapier, dass das Wasser nicht in das Papier eindringt und wie kann man aus normalem Papier Etikettenpapier machen? **

Versuch 3
etiketten3 Überlege, was man mit dem Papier machen könnte, damit es sich genauso wie das Etikettenpapier verhält. Vielleicht malst Du mal mit Kreide auf dem Papier und tropfst dann erneut ein paar Tropfen auf das Papier. Warum funktioniert das nicht? Du kannst auch eine Kerze nehmen, auf das Papier etwas Wachs rubbeln und dann erneut auf die Stelle ein paar Wassertropfen machen. Erst jetzt verhält sich das Papier genauso, wie das Etikettenpapier.

Erklärung
Die Kreide ist wasserlöslich. Deswegen funktioniert die Papierveredelung nicht mit Kreide. Kerzenwachs ist jedoch Wasser abweisend. Das Etikettenpapier ist auch mit einer Wasser (und Kleber) abweisenden Schicht beschichtet. Die Beschichtung ist etwa 1 µm dick und damit nur 1/5 so dick, wie ein menschliches Haar.

Weiterführende Informationen

Wie erzeugt man einen Regenbogen auf Papier?

25. März 2012 AndreasB

Materialien

Taschenlampe
CD von Papa oder
mit Wasser gefüllte Schüssel und einen Spiegel
weißes Blatt

Versuchsdurchführung
Lege den Spiegel so in die Schüssel, dass ein 45° Winkel entsteht. Jetzt leuchte mit der Taschenlampe auf den Spiegel. Das weiße Papier musst Du da hinhalten, wo das Licht aus dem Wasser austritt.Du kannst jedoch auch mit der Taschenlampe die CD anleuchten und das Papier wieder dahin halten, wo das Licht der Taschenlampe zurückgeworfen wird.

Was passiert?
Wenn Du im richtigen Winkel in das Wasser oder auf die CD leuchtest, dann entsteht auf dem Papier ein “Regenbogen”.

Erklärung
Die Farben kommen aus der Taschenlampe. Das weiße Licht beinhaltet alle Farben des Regenbogens. Durch die CD oder das Wasser wird die weiße Farbe der Taschenlampe in ihre Einzelteile (einzelne Farben) zerlegt. Genau das Gleiche machen auch die Regentropfen, wodurch ein Regenbogen entsteht.

Weiterführende Informationen

Wie malt man ein buntes Bild mit einem schwarzen Filzstift?

25. März 2012 AndreasB

Materialien

farbige (wasserlösliche) Filzstifte (z.B. Edding 380)
weißes (Kaffee-)Filterpapier
Bleistift
Pipette oder Strohhalm
Wasser
flacher Teller oder Glas

Versuchsdurchführung
Falls Du keine Pipette hast, dann bastele Dir zunächst eine. Hierzu nimmst Du einen Strohhalm und knickst ihn am Ende um. Dann verklebst Du das eine Ende Luft dicht mit Tesafilm. Tauche den Strohhalm mit dem offenen Ende in das Wasser und drücke mit den Fingern den Strohhalm zusammen. Die Luft entweicht dann aus dem Strohhalm. Hörst Du dann auf, auf den Strohhalm zu drücken, so wird Wasser aufgesaugt. Drückst Du nun auf erneut auf den Strohhalm, so tropft einen Tropfen heraus. Male nun einen Bleistiftpunkt in die Mitte des Filterpapiers. Dann male mit schwarzem Filzstift einen Kreis um den Bleistiftpunkt. Lege das Filterpapier auf Glas. Jetzt tropfe langsam Tropfen für Tropfen auf den Bleistiftpunkt. Warte immer, bis der Wassertropfen komplett vom Filterpapier aufgesaugt wurde.

Tipp
Nimm schwarze Filzstifte von verschiedenen Herstellern und Du wirst feststellen, dass die entstehenden „Bilder“ nie genau gleich aussehen.

Erklärung
Der Wassertropfen löst die Farbe in ihre Einzelfarben auf.
Genauso, wie weißes Sonnenlicht, ist auch die Farbe von schwarzen Filzstiften aus verschiedenen Farben gemischt. Die einzelnen Farben lösen sich verschieden schnell in Wasser und kleinste Teile sind auch nicht gleich groß. Deshalb „wandern“ sie unterschiedlich schnell durch das Papier.

Tipp
Das Farbenspiel funktioniert auch mit anders farbigen Filzstiften. Wenn Du etwas Salz im Wasser auflöst, werden die Ergebnisse deutlicher (es dauert jedoch auch etwas länger).

Übrigens: Das Verfahren nennt man Chromatographie und wird in der Chemie zur Auftrennung eines Stoffgemisches verwendet.

Beispiel mit einer Filterhülse
farbverlauf_edding380

Im Download unter „Experiment speichern“ gibt es auch eine Geschichte zu diesem Experiment.

Weiterführende Informationen

Wieso muss man sich die Zähne putzen?

25. März 2012 AndreasB

Materialien

mehrere (gekochte) Eier
Essig
Gläser
Zahnpasta
Eierbecher

Versuch 1
Umut-Wieso_muss_man_sich_die_Zähne_putzen Ein Eierbecher wird von innen mit Zahnpasta eingestrichen und ein Ei daraufhin so hineingestellt, dass ungefähr die Hälfte der Eierschale in die Zahnpasta getaucht ist. Nach etwa zwei bis drei Minuten kann das Ei wieder herausgenommen und unter fließendem Wasser abgespült werden. Danach wird das Ei in ein mit Essig gefülltes Glas gelegt und genau beobachtet, was damit passiert. Auf der nicht mit Zahnpasta bestrichenen Seite bilden sich Luftbläschen, während die mit Zahnpasta geschützte Seite nicht angegriffen wird.

Erklärung
Die Eierschale enthält Kalzium, genau wie unsere Zähne. Während die Zähne durch die Nahrungsaufnahme täglich Säuren ausgesetzt sind, wird das Versuchs-Ei von der im Essig enthaltenen Essigsäure angegriffen. Die Bläschen zeigen die beginnende Auflösung der Eierschale an. Das in der Zahnpasta enthaltene Fluor verbindet sich mit dem Kalzium zu einer mit Essigsäure unlöslichen Verbindung. Dadurch bildet sich ein Schutzfilm um die eine Hälfte des Eis, welches nun von der Säure nicht mehr angegriffen werden kann. Da also keine Zersetzung stattfindet, kann man auf der geschützten Seite auch keine Bläschenbildung beobachten.

Versuch 2
Umut-Wieso_muss_man_sich_die_Zähne_putzen Wird das Ei nicht mit Zahnpasta eingeschmiert, kann man diesen Versuch auch dazu verwenden, die komplette Eierschale vom Ei zu entfernen. Hierzu legt man das Ei bis zu 1 Woche in Essig. Ggf. wechselt man 1-2 täglich den Essig aus. Nicht vergessen: Öfter mal nachschauen. Je nach Essig-Konzentration dauert es 2 Tage bis 1 Woche, bis sich die Eierschale komplett aufgelöst hat. Zurück bleibt ein nacktes Ei, welches sich sehr gut mit einer Lampe durchleuchten lässt. Im Ei kann man dann sehr gut die Hagelschnüre und das Eigelb erkennen.

Erklärung
Im Essig ist die Essigsäure enthalten, welche sogar Metall angreift. Diese Säure zersetzt auch den Kalk der Eierschale. Dabei bilden sich Gasbläschen (Kohlendioxid), die das Ei zum Schwimmen bringen.

Warnung/Sicherheitshinweis
Essigsäure ist ätzend. Auf keinen Fall sollte Essig in das Auge gelangen. Wo Essig in Kontakt mit der Haut oder Auge gekommen ist, mit reichlich Wasser abwaschen. Ebenso sollte auf keinen Fall Essigessenz verwendet werden. Bitte ausschließlich den 4%igen Essig verwenden.

Zusatzinfo
In den Experimenten von Prof. Blumes Chemieunterricht könnt ihr auch ein Experiment zu diesem Thema finden. Im Download zu diesem Experiment findet ihr zudem noch eine Geschichte zu diesem Thema.

Weiterführende Informationen

Primary Sidebar