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