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Spannende Experimente mit den Forschern der Klasse 2b
Teil 2
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 fest - flüssig - gasförmig

Wasser ist schon ein seltsamer Stoff:
Regen, Eis, Nebel, Tau, Reif, Dampf, Eiszapfen, Eisblumen, Schnee, Hagel, Wolken...
Das alles besteht aus Wasser.

Wir haben ein paar dieser "Zustandsformen des Wassers" im Unterricht erforscht:


Nebel und Wolken

Wolken
Das ist dir sicher auch schon passiert. Es ist Herbst. Du möchtest am Morgen zur Schule und gehst zur Haustür hinaus. Nanu? Überall ist dichter, weißer Nebel. Du kannst kaum die Straße oder den nächsten Baum erkennen. Wo kommt der Nebel denn so plötzlich her?
Nebel ist eigentlich nichts anderes als eine Wolke, die aber nicht hoch am Himmel schwebt, sondern knapp über dem Erdboden.
Nebel bildet sich, wenn der Boden noch recht warm ist, die Luft darüber aber in der Nacht stark abkühlt. Dann verdunsten von der warmen Erdoberfläche (unsichtbare) Wasserteilchen, diese werden aber, so bald sie auf die kalte Luft treffen, wieder zu kleinsten Wassertröpfchen (sie "kondensieren") und bilden am Boden den Nebel.

Um Nebel selbst herzustellen, haben wir dieses Experiment gemacht:
Nebel 1  Nebel 2  Nebel 3  Nebel 4  Nebel 5  Nebel 6  
Eine Flasche wird mit heißem Wasser ausgespült. Am Boden der Flasche darf ruhig etwas heißes Wasser stehen bleiben.
Dann zündet man ein kleines Stück Papier an und lässt den "unsichtbaren" Rauch ein paar Sekunden in die Flasche strömen (Flasche dazu kippen oder auf den Kopf stellen). Dadurch bilden sich in der Flasche kleinste Rußteilchen, welche die Wasserteilchen brauchen, um zu kondensieren.
Jetzt fehlt nur noch die "kalte Luft" über der heißen Flasche (dem Erdboden). Diese erzeugen wir mit ein paar Eiswürfeln, die in ein Sieb über der Flaschenöffnung gelegt werden.
Und schon bildet sich in unserer Flasche dichter, weißer Nebel.

Wolken entstehen ebenso wie Nebel. Sie bilden sich nur nicht am Boden, sondern hoch oben am Himmel.








Reif

Reif 1  Reif 2
Es ist Winter. Alle Kinder warten auf den ersten Schnee. Doch er kommt und kommt nicht. Eines Tages wachst du auf und siehst zum Fenster hinaus. Hurra - alles weiß. Der erste Schnee! Oder doch nicht?
Seltsam!

Was du an Zweigen, Blättern, Zäunen oder Autos siehst, ist gar kein Schnee. Es ist Reif.
Er entsteht, wenn die Luft sehr feucht ist und in der Nacht Gegenstände im Freien unter 0°C abkühlen. Dann schlägt sich der Wasserdampf aus der Luft an den kalten Gegenständen nieder und bildet Eiskristalle, die du dann als Reif siehst.

Wir haben im Klassenzimmer Reif hergestellt. Das geht ganz einfach:
Reif 1  Reif 2  Reif 3
Du brauchst nur eine leere Konservendose (Papier entfernen!). Diese füllst du etwa zur Hälfte mit Eiswürfeln und streust über die Eiswürfel Salz (Verhältnis Eiswürfel zu Salz etwa 3 zu 1). Diese Mischung bewirkt, dass es in der Dose sehr kalt wird (etwa -10°C). Die Wände der Konservendose kühlen ebenfalls sehr stark ab und es bildet sich an den Wänden Reif (falls die umgebende Luft feucht genug ist).

Manchmal passiert das auch an schlecht gedämmten Fensterscheiben. Dort siehst du die Eiskristalle, die sich bilden, besonders schön als "Eisblumen".

Schau doch mal hier:
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Tau

Tau
Heute haben wir unseren großen Ausflug. Wir brechen gleich früh am Morgen auf, um zu einem Spielplatz zu wandern. Es soll ein herrlicher Tag mit viel Sonnenschein werden.
Zum Spielplatz müssen wir über eine Wiese. Aber was ist das? Unsere Schuhe sind auf einmal ganz nass, obwohl es schon seit Wochen nicht mehr geregnet hat!

Was du hier spürst, ist Tau. Er bildet sich, wenn in der Nacht der Erdboden mehr abkühlt als die Luft darüber. Dann schlägt sich der Wasserdampf aus der warmen Luft zum Beispiel an den kühlen Grashalmen nieder.

Tau im Klassenzimmer herzustellen, ist ganz einfach:
Tau 1
Fülle ein Glas etwa zur Hälfte mit Wasser, schraube es zu und stelle es etwa eine halbe Stunde in den Gefrierschrank (das Wasser im Glas darf aber nicht einfrieren!).
Wenn du Glas aus dem Kühlschrank holst und auf den Tisch stellst, dauert es nicht lange, bis sich außen am Glas Tau bildet (wenn die umgebende Luft warm ist und genug Feuchtigkeit enthält).
Das Tauwasser kommt dabei aus der Luft, nicht aus dem Glas. Das Wasser im Glas dient nur dazu, die Wände länger kühl zu halten, da es die Kälte lang speichert.


















Eis

Eis 1
Nein, damit ist jetzt nicht das leckere Speiseeis mit Erdbeergeschmack gemeint, das der Italiener im Sommer täglich vor unserer Schule verkauft.
Auch in der Natur gibt es viel Eis (zum Beispiel am Nord- und Südpol). Das ist nichts anderes als gefrorenes Wasser.
Fülle Wasser in einen Plastikbeutel oder eine Plastikflasche (kein Glas!) und stelle das Ganze in den Tiefkühlschrank. Einen Tag später hast du jede Menge selbst hergestelltes Eis.

Ist dir schon einmal aufgefallen, dass Eis auf dem Wasser schwimmt? Seltsam, oder? Eis fühlt sich doch eigentlich recht schwer an!

Dazu haben wir wieder ein Experiment durchgeführt:
Eisberg
Ein etwas größeres Glas wird zur Hälfte mit Wasser gefüllt. Dann geben wir vorsichtig einen etwas größeren Eisblock hinein und füllen bis zum Glasrand mit Wasser auf. Der Eisberg ragt nun ein ganzes Stück über den Wasserrand hinaus.
Was wird wohl passieren, wenn der "Eisberg" schmilzt?
Läuft das Wasser über?
Warte einfach ab, und du siehst das Ergebnis.
Es passiert nämlich - gar nichts.
Der Eisberg schmilzt, das Wasser läuft aber trotzdem nicht über.
Der Eisblock enthält nämlich insgesamt genauso viel Wasser, wie er durch das Eintauchen ins Wasserglas verdrängt. Weil Eis aber mehr Platz braucht als die gleiche Menge Wasser, ragt noch ein Stück des Eisbergs übers Wasser hinaus. Wenn sich das Eis wieder in Wasser verwandelt, zieht es sich sozusagen zusammen und verbraucht weniger Platz, so wenig, dass das Glas wieder genauso hoch mit Wasser gefüllt ist wie vorher mit Eis und Wasser.
Das ist übrigens auch der Grund, warum du zur Herstellung von Eis keine Glasgefäße verwenden darfst. Das Wasser dehnt sich bei seiner Verwandlung in Eis aus und würde das Glas sprengen.




Regen

Regen

Inzwischen weißt du ja, wie eine Wolke oder Nebel entstehen. Sicher hast du auch schon gemerkt, dass es eine sehr feuchte Angelegenheit ist, durch den Nebel (oder eine Wolke - aber wer kann das schon) zu spazieren.
Irgendwann wird die Feuchtigkeit in der Wolke so groß, dass es zu regnen beginnt. Kleine Wassertröpfchen schließen sich zu immer größeren Wassertröpfchen zusammen, bis sie schließlich nicht mehr in der Luft schweben können und zu Boden fallen.

Dieses Zusammenfließen von Wassertröpfchen kannst du in einem Experiment nachmachen:
Regen 1  Regen 2
Besorge dir einen Spiegel und lege ihn etwa eine Stunde in den Kühlschrank (es darf sich keine Eisschicht darauf bilden!). Hole den Spiegel heraus und hauche mit dem Mund dagegen. Es bilden sich kleinste Wassertröpfchen. Hauche noch öfters dagegen und die Wassertröpfchen werden immer mehr. Wenn du genau hinsiehst, bemerkst du, dass sich kleine Wassertröpfchen immer weiter zu größeren Wassertröpfchen vereinigen und schließlich nicht mehr am Spiegel kleben bleiben, sonder am Glas entlang nach unten "fallen".
Es hat auf deinem Spiegel zu regnen begonnen!







Schneeflocken

findest du hier:
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Fotos © 2008 D. Härtl


Versuche teils leicht verändert übernommen aus:
Dr.B. Drechsler-Köhler, S. Brand, Dr. E. Nitsche: NaWi - geht das?
Institut für Didaktik der Chemie, Frankfurt
www.exki-oberlauda.de
und
Time Life Lebendiges Wissen: Klima und Wetter
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