Luft – Blog von Andreas Blümel und dem Forscherquartett

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.

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Wie viel Luft braucht eine Kerze zum Brennen?

23. Februar 2013 AndreasB

Materialien

2 Unterteller, 2 Teelichter,
2 verschieden große Gläser, Wasser

Du hast zwei verschieden große Gläser. Wenn Du sie über eine Kerze stülpst, wo geht die Kerzenflamme zuerst aus?

Was vermutest du?
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ACHTUNG!
Unbedingt feuerfeste Unterlage (z.B. Backblech) benutzen und Wasser zum Löschen bereithalten.

Versuchsdurchführung
Lara-Wie_viel_Luft_braucht_eine_Kerze_zum_Brennen Stelle jeweils ein Teelicht auf einen Unterteller und zünde es an. Nun nimm in die eine Hand das große Glas und in die andere Hand das kleine Glas. Stülpe beide Gläser mit der Öffnung nach unten möglichst gleichzeitig über die Teelichter und stelle die Gläser dann auf dem Teller ab.

Was passiert?
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Zusatzversuch
Nimm die Gläser wieder vom Teller und zünde ein Teelicht erneut an.
Jetzt schütte etwas Wasser auf den Unterteller, so dass der Boden gerade bedeckt ist. Stülpe erneut ein Glas über die Kerze und stelle es ab.

Was passiert:
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Erklärung
Eine Kerze braucht nicht nur flüssiges Wachs und einen Docht zum Brennen, sondern zusätzlich auch noch Sauerstoff, der normalerweise in ausreichender Menge in der Luft enthalten ist. In dem kleinen Glas ist weniger Luft, als in dem großen Glas enthalten. Deshalb erlischt die Kerzenflamme in dem kleinen Glas schneller, weil der Sauerstoff schneller verbraucht ist. Bei dem Versuch mit dem Wasser gefüllten Unterteller wurde etwas Sauerstoff im Glas verbraucht. Es könnte nun von außen Luft nachströmen, was aber dadurch verhindert wird, da das Glas mit seinem Rand im Wasser steht. Somit wird stattdessen Wasser in das Glas gesogen. Zusätzlich kühlt die Luft nach Erlöschen der Flamme im Glas ab. Die kühlere Luft braucht weniger Platz als die wärmere, so dass sie sich zusammen zieht und noch mehr Wasser „reinsaugt“.

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Wie bringt man einer Kerze das Wippen bei?

23. Februar 2013 AndreasB

Materialien

dicker Strohhalm und 2 Geburtstagskerzen oder eine lange Kerze
Stricknadel
Feuerzeuge

ACHTUNG!
Unbedingt feuerfeste Unterlage (z.B. Backblech) benutzen und Wasser zum Löschen bereithalten.

Versuchsdurchführung
Lara-Wie_bringt_man_Kerzen_das_Wippen_bei Nimm zwei Geburtstagskerzen und stecke sie in einen langen Strohhalm. Wenn du keine Geburtstagskerzen hast, dann kannst du auch eine dünne lange Kerze nehmen. Halte ein Feuerzeug an das Ende, an dem kein Docht ist. Lass so lange Wachs herunter tropfen, bis der Docht erscheint. Stecke nun eine Stricknadel durch die Mitte der Kerze bzw. den Strohhalm. Das Gebilde stellst du dann auf zwei Konservendosen unter die Du vorher Backpapier gelegt hast. Achte darauf, dass die Kerzen zu Anfang im Gleichgewicht sind. Zünde nun (mit Hilfe Deiner Eltern oder eines Freundes) beide Kerzen gleichzeitig an. Warte einige Zeit und schau Dir das Schauspiel an.

Was passiert?
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Erklärung
Die Kerze stellt einen zweiarmigen Hebel mit der Stricknadel als Achse dar, bei dem die Länge sich ständig verändert. Im Ausgangszustand ist die Kerze austariert. Wenn nun jedoch das Wachs anfängt zu schmelzen und heruntertropft, wird die Kerze auf dieser Seite leichter und wippt zur anderen Seite. Dadurch ist dort die Kerzenflamme jedoch näher am Wachs und schmelzt mehr Wachs ab. Es tropf Wachs herunter und die andere Seite ist dann schwerer. Die Kerze wippt zu dieser Seite um und das Schauspiel beginnt von vorne. Der Schwerpunkt ändert sich mit jedem fallenden Wachstropfen.

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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.

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Was knallt denn da?

23. Februar 2013 AndreasB

Materialien

Brausetabletten (z.B. Vitamin C)
etwas Wasser
Film-Dose, Überraschungsei oder andere Dose
Unterteller

Anmerkung
Wenn Mama und Papa zu Silvester Raketen steigen lassen, wollt ihr es sicherlich auch ein bisschen knallen lassen.

Versuchsdurchführung
Lara-Was_knallt_denn_da Stellt eine Film-Dose mit der Öffnung nach oben auf einen Unterteller. Nun legt ein halbe oder gleich eine ganze Brausetablette in die Dose. Tropft etwas Wasser (mit einer Pipette oder einem Löffel) auf die Tablette, so dass sie gut bedeckt ist. Nun macht den Deckel auf die Dose und haltet sie gut fest.

Achtung!
Nicht den Kopf über die Dose halten. Der Deckel könnte ins Auge fliegen. Zusätzlich kann man auch eine Schutzbrille tragen.

Was beobachtest Du?
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Erklärung
Wenn die Brausetablette in Wasser gelegt wird, entsteht aus dem Natriumhydrogencarbonat der Tablette Kohlendioxid. Dieses ist aber gasförmig und nimmt mehr Raum ein, als das Carbonat in festem Zustand. Das Gas verteilt sich in der Dose und sprengt am Ende den Deckel ab.

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Wie bringt man einen Teebeutel zum Fliegen?

25. Oktober 2012 AndreasB

Materialien

Feuerfeste Unterlage
Teebeutel
Schere
Tasse

Versuchsdurchführung
Lara-Wie_bringt_man_einen_Teebeutel_zum_Fliegen Paco hat eine eigene Rakete gebaut. Um aber sicher zu gehen, dass die Rakete auch wirklich funktioniert, hat Paco die Expertin auf dem Gebiet der Raumfahrt eingeladen, Lara. Sie soll die Rakete begutachten, bevor sie gestartet wird, stellt Lara schon auf den ersten Blick erhebliche Mängel fest:

Lara: „Was hängt denn da für ein Papier an der Rakete?“ (Etikett für die Teesorte
Paco: „Das ist das Preisschild. Jeder soll sehen wie teuer unsere Rakete ist!“
Lara: „So ein Quatsch. So etwas braucht keine Rakete. Das muss entfernt werden!“ (schneide das Etikett ab)
Lara: „Und was soll das sein?“ (Schnur, an dem das Etikett war)
Paco: „Das ist die Zündschnur.“
Lara: „Das ist ja wie im Mittelalter. Die muss sofort weg.“ (Schnur abschneiden)
Lara: „Und was ist da in eurer Rakete drin?“ (Tee im Teebeutel)
Paco: „Das ist das Schwarzpulver, unser Raketenantrieb!“
Lara: „Bist du wahnsinnig? Da kann ja alles in die Luft fliegen. Das ist viel zu gefährlich. Das Schwarzpulver muss raus aus der Rakete!“ (den Teebeutel vorsichtig öffnen und den Inhalt in die Tasse ausschütten)
Lara hat nun an der Rakete nichts mehr auszusetzen und die Rakete ist startklar. (den Teebeutel auseinanderfalten und wie eine Säule senkrecht aufstellen).
Der Countdown läuft: Ten – Nine – Eight – Seven – Six – Five – Four – Three – Two – One – Zero. (den oberen Rand der Teebeutelsäule schnell und gleichmäßig anzünden)

Achtung!
Die Teebeutelsäule kann leicht umfallen. Der Teebeutel brennt ab und erhebt sich kurz vor dem Erlöschen von der Unterlage und steigt mitunter bis an die Zimmerdecke. Es kann sein, dass der noch brennende Teebeutel wieder herunter fällt. Bitte darauf achten, dass dieser nicht auf die Haare der Kinder fällt. In der Regel verbrennt der Teebeutel aber vollständig und nur die Asche fällt zu Boden.

Erklärung
Durch Verbrennen des Teebeutels entsteht Wärme, die nach oben steigt. Dies erzeugt einen stetigen Sog nach oben. Irgendwann ist der Teebeutel so leicht geworden, dass er durch den Luftzug nach oben gehoben werden kann. Während des Fluges verbrennt der Teebeutel fast vollständig. Zurück bleibt ein klitzekleines Häufchen Asche, welches langsam von der Zimmerdecke nach unten schwebt.

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Wie funktioniert dein Ohr? (Teil 2 von 3)

1. Oktober 2012 AndreasB

Materialien

Pappröhren, Bindfäden, Löffel, Schläuche, Trichter
Joghurtbecher oder Blechdosen
dünne Schnur, Uhren, Teller, Bücher

Versuchsdurchführung

Pappröhren bündeln den Schall
Sprich mal durch eine Pappröhre und mal ohne eine Pappröhre und bitte deinen Freund, den Unterschied festzustellen. Lege eine Uhr auf den Tisch. Halte die Pappröhre mit der einen Öffnung über die Uhr. An die andere Öffnung hälst du dein Ohr. Du hörst die Uhr laut und deutlich ticken. Durch eine Pappröhre wird die Luft und damit der Schall gebündelt (zusammen gedrückt). Die Töne/Geräusche werden lauter.
Gegenstände (Teller, Mauer) reflektiert Schall
Sprichst du durch eine Pappröhre und hälst die Pappröhrenöffnung schräg vor eine Wand, so wird der Schall zurückgeworfen und Freund, der vor der Wand steht, kann hören, was du sagst.
Telefonieren mit dem Schlauch
Befestige jeweils zwei Trichter an den Enden eines Wasserschlauches. Nun kannst du in den einen Trichter hinein sprechen und jemand anders kann am anderen Ende aus dem 2. Trichter deine Stimme hören.
Faden leitet den Schall
Binde Besteck an einen Bindfaden. Wickele dir das andere Ende des Bindfadens um den Finger und stecke den Finger in das Ohr. Nun berühre mit einem Gegenstand das Besteckteil. Du kannst den Ton sehr gut durch den Faden hören.
Ein Dosentelefon wird gebastelt
In jeweils zwei Dosen wird ein Loch gemacht. Durch dieses Loch wird eine Paketschnur gesteckt und ein dicker Knoten gemacht. Wie mit dem Schlauchtelefon, kann man auch über die Dosen „telefonieren“.

Weiterführende Informationen

Wie funktioniert dein Ohr? (Teil 3 von 3)

1. Oktober 2012 AndreasB

Materialien

Pappröhren (z.B. Chipsdose), Gummihandschuhe
Dose, Gummihandschuhe
unterschiedlich mit Wasser gefüllte Gläser

Versuchsdurchführung

Nimm eine leere Chipsdose und mache ein Loch in der Mitte der Metalldeckel-Seite. Schneide ein großes Stück aus einem Gummihandschuh. Befestige den Gummihandschuh mit Tesafilm oder einem Gummiband so über der offenen Chipsdosen-Seite, dass eine Trommel entsteht. Halte nun die Öffnung auf der Metalldeckel-Seite vor eine brennende Kerze und schlage mit der Hand auf die Gummihandschuh-Seite. Die Kerze erlischt.
Schneide erneut aus einem Gummihandschuh oder auch Klarsichtfolie ein großes Stück aus und klebe es luftdicht über eine Konservendose. Nun lege einige Reis- oder Salzkörner auf die Gummifolie. Mache laute Geräusche neben der Gummifolie. Die Schallwellen bringen die Luft und damit die Gummifolie in Schwingungen. Die Salzkörner fangen an zu tanzen.
Schlage mit einem Löffel vorsichtig an die mit Wasser gefüllten Gläser. Du hörst einen Ton, der unterschiedlich hoch ist, je nachdem wie hoch die Gläser mit Wasser gefüllt sind.

Weiterführende Informationen

Wie funktioniert dein Ohr? (Teil 1 von 3)

1. Oktober 2012 AndreasB

Materialien

verschiedene Schachteln
Gummibänder
Buntstifte

Versuchsdurchführung
Erzeuge mit deiner Stimme Töne und erfühle Sie mit den Fingern und dem Daumen einer Hand, indem du sie in Höhe des Kehlkopfes an den Hals legst. Mache unterschiedlich hohe Töne und erspüre den Unterschied in der Vibration.
Bastele nun eine Gitarre, indem du ein Gummiband um die geöffnete Schachtel legst und mit Buntstiften quer dazu unterlegst. Jetzt kannst du am Gummiband zupfen und Töne erzeugen.

Erklärung
Berührt man mit dem Finger den Hals, spürt man, dass die Stimmbänder bei tiefen Tönen stärker, bei hohen Tönen weniger stark zittern, schwingen. Unterschiedlich große Schachteln erzeugen unterschiedlich hohe Töne. Durch die Schwingungen gibt das Gummiband einen Ton ab, die leere Schachtel dient als Klangkörper, die Gummibänder schwingen noch besser, wenn man Buntstifte unter die Gummibänder schiebt.

Weiterführende Informationen

Was braucht eine Kerze zum Brennen? (Teil 1 von 2)

1. August 2012 AndreasB

Materialien

Kerze,
Wachs,
einen Docht,
ein Feuerzeug oder Streichhölzer

Versuchsdurchführung
Lara-Was_braucht_eine_Kerze_zum_Brennen Brennt kaltes Wachs? Schau Dir einfach die Kerze an. Sie brennt nicht. Brennt heißer Wachs? Kratze etwas Wachs von der Kerze ab und versuche es mit dem Feuerzeug anzuzünden. Brennt es? Zünde einen möglichst nicht gewachsten Kerzendocht an und beobachte die Flamme. Tauche den nicht gewachsten Docht in flüssiges Wachs (von einer zuvor angezündeten Kerze) und zünde den Docht erneut an.

Zünde eine zweite Kerze an und lass sie einige Zeit brennen. Jetzt puste sie aus und halte direkt ein brennendes Feuerzeug in den aufsteigenden Rauch. Mit etwas Übung gelingt es Dir, die Kerze wieder anzuzünden, ohne in die Nähe des Dochts zu kommen. Du musst mit der Feuerzeugflamme lediglich den aufsteigenden Rauch berühren.

Erklärung
Damit überhaupt etwas brennen kann, müssen drei Dinge zusammen kommen: Brennstoff, Luft (Sauerstoff) und eine genügend hohe (Anfangs-) Temperatur. Wenn eines der drei Dinge weg fällt, dann ist das Feuer aus. Bei einer Kerze ist das nicht anders. Das Wachs ist der Brennstoff und die Wärme für das Anzünden liefert das Streichholz bzw. das Feuerzeug. Der Sauerstoff ist in der Regel in der Luft vorhanden. Wenn Du die Kerze anzündest, steckst Du den Docht in Brand. Sobald er brennt, erhitzt die Flamme das Kerzenwachs darunter und es wird flüssig. Weil der Docht aus feinen Fäden besteht, die zu einer Art Zopf geflochten sind, steigt das Wachs in diesem Geflecht nach oben zur Flamme. Dort verdampft es, tritt aus dem Docht aus und verbrennt zusammen mit dem Docht. Dieser Vorgang dauert so lange, bis alles Wachs und der Docht verbraucht sind, die Kerze also abgebrannt ist. Als Du die Kerze ausgepustet hast, stieg immer noch Kerzendampf in Form von Rauch auf. Da dieser brennbar ist, konnte das Feuerzeug ihn entzünden und die Flamme entzündete anschließend wieder den Docht.

Weiterführende Informationen

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