Wissen­schaft für Kinder: Spannende Experi­mente mit Wasser

Ihr habt schon alle (Online-)Hausaufgaben erledigt oder einfach nur Lange­weile? Dann lasst Wasser und Luft die Plätze tauschen, einen Tinten-Tornado im Wasserglas entstehen oder sorgt für Unter­druck im Wasserglas. Hier erfahrt ihr, wie´s geht.

1. Ein Geist in der Flasche? Wenn Luft und Wasser die Plätze tauschen (ab ca. 5 Jahren)

Das braucht ihr

Eine leere Glas- oder Plastik­flasche, Knetgummi, einen Küchen­trichter zum Befüllen von Gläsern mit Flüssig­keiten, etwas Wasser.

So funktio­niert es

Setzt den Trichter auf den Flaschenhals auf.

Mit dem Knetgummi formt ihr eine kurze, aber dicke Wurst. Diese legt ihr um den Trichter und den Flaschenhals herum und drückt sie gut fest, so dass ihr beides mitein­ander verbindet und abdichtet.

Im nächsten Schritt füllt etwas Wasser in den Trichter, so dass die Flasche ungefähr halb gefüllt wird. Beobachtet genau, wie das Wasser in die Flasche hinein­läuft – was seht ihr?

Das passiert

Bevor ihr das Wasser in die Flasche gefüllt habt, war eure Flasche keines­falls leer. Sie war mit Luft gefüllt. Gebt ihr Wasser in die Flasche, muss die Luft zuerst entweichen. Aber wohin? Den Flaschenhals habt ihr ja mit dem Knetgummi abgedichtet, so dass die Luft hier nicht entweichen kann. Also tauschen Luft und Wasser ihre Plätze, und zwar in kleinen Portionen: Luft raus, Wasser rein, Luft raus, Wasser rein, und so fort. Dabei blubbert es in der Flasche und das Wasser schwappt hin und her.

Dasselbe „Geblubber“ passiert übrigens auch, wenn ihr eine Flasche ausleert, zum Beispiel euren Lieblingssaft in ein Glas gießt. Jetzt wisst ihr warum!

2. Ein Tinten-Tornado im Glas (ab ca. 5 Jahren)

Das braucht ihr

Eine Schüssel mit Wasser, ein Tropfen z. B. blaue Tinte.

So funktio­niert es

Am besten sollte eure Wasser­schüssel erst ein paar Minuten ruhig stehen, bevor ihr mit dem Experiment beginnt.

Dann lasst ihr aus geringer Höhe, in etwa so hoch wie eine Daumen­länge, einen Tropfen Tinte ins Wasser fallen. Den Tropfen könnt ihr direkt aus eurer Füller-Tinten­pa­trone herausdrücken.

Das passiert

Ein Teil des Tropfens zerfließt sofort zu einer flachen Scheibe und sinkt unter die Wasser­ober­fläche. Dabei nimmt der Tropfen kurz die Form eines Ringes an. Aus dem Ring entstehen neue Tropfen, die wieder zu Ringen werden und dabei seitlich nach unten auf den Glasboden absinken. Diese Ringe bringen wieder neue Tropfen hervor und so weiter. Warum geschieht das?

Die Tinten­ringe sind kleine, rotie­rende (also sich um ihre eigene Achse drehende) Tinten­ge­biete, die man auch Wirbel­ringe nennt. Sie entstehen in dem Moment, in dem der Tinten­tropfen ins Wasser fällt, aufgrund von sogenannten Reibungs­kräften Und das passiert so: Die Außenhaut des Tinten­tropfens reibt sich am Wasser, in das sie eintaucht. Am Tropfenrand rollt sich der Tropfen dabei ein – ein Wirbelring entsteht. Diese Wirbel­ringe bewegen sich ähnlich wie ein fester Körper durch das Glas. Kleine Unregel­mä­ßig­keiten in den Ringen sorgen aber dafür, dass die Ringe nur ganz kurz existieren und danach in neue Tropfen zerfallen. Diese werden wieder zu neuen Wirbel­ringen. Schon habt ihr eine Art Tornado, also einen Wirbel-Sturm, im Wasserglas – bestehend aus Tropfen und Ringen.

3. Unter­druck im Wasserglas (ab ca. 7 Jahren)

Das braucht ihr

2 kleine Kerzen, 1 Schüssel (zum Beispiel ein Salat­schälchen mit einem möglichst flachen Boden), 1 Unterlage, auf der Kerzen mit Wachs befestigt werden können (z. B. ein großer Schraub­ver­schluss), 1 Glasflasche mit großer Öffnung, etwas Wasser.

So funktio­niert es

Zündet eine der Kerzen an und befestigt beide Kerzen mit dem herun­ter­trop­fenden, flüssigen Wachs auf eurem Konser­ven­deckel. Bittet am besten einen Erwach­senen, euch zu helfen.

Gebt in die Schüssel etwas Wasser (nur so hoch wie etwa zwei eurer Finger breit sind). Jetzt stellt die Unterlage mit den Kerzen in das Wasser­schälchen und zündet die Kerzen an.

Haltet die leere Flasche ganz kurz direkt über die Kerzen­flammen, so dass warme Luft ins Glas aufsteigen kann.

Dann setzt ihr die Flasche komplett mit dem Kopf nach unten über die Kerzen auf den Schüs­sel­boden auf.

Das passiert

Die Kerzen werden jetzt aufgrund von Sauer­stoff­mangel sehr schnell erlöschen und die Luft im Flaschen­in­neren kühlt ab. Durch diese Abkühlung zieht sich die Luft in der Flasche zusammen, denn Gase – dazu zählt eben auch Luft – ändern ihr Volumen, wenn ihre Tempe­ratur sinkt oder fällt. Dadurch sinkt wiederum der Luftdruck im Inneren der Flasche. Der Luftdruck außerhalb der Flasche bleibt jedoch unver­ändert. Deshalb wird Wasser aus der Schüssel in die Flasche hinein­ge­drückt, um das dort fehlende Volumen (den sogenannten Unter­druck) wieder auszugleichen.

Wie hoch dieser Wasser­spiegel in der Flasche bei euch ausfällt, hängt vom Querschnitt eurer Flasche ab und kann mehrere Zenti­meter betragen.

Viel Spaß!

Euer Michael