Kältemischung – Eine Mischung aus Wasser und Eis wird kälter durch Salz

Der Versuch im Überblick Eine Kältemischung mit Wasser, Eis und Salz herstellen. Alltagsbezug zur Welt der Kinder gestreutes Salz auf den Straßen,… mehr erfahren ›

Der Versuch im Überblick
Eine Kältemischung mit Wasser, Eis und Salz herstellen.

Alltagsbezug zur Welt der Kinder

  • gestreutes Salz auf den Straßen, um sie vom Eis zu befreien
  • schnelles Zufrieren von Pfützen, Seen und Flüssen, langsames Gefrieren von Salzwasser im Meer
  • Entdecken der Kühlfunktionen von Kühltaschen, Kühlakkus und elektrischen Geräten, wie Kühlschrank und Tiefkühltruhe

 

Benötigte Materialien

  • Topf
  • Becher, Gefäße, Verpackungen, die sich gut eignen, um Eiswürfel herzustellen (Achtung: kein Glas)
  • Wasser
  • Salz (Sorte egal)
  • Thermometer
  • Löffel

 

Die Versuchsabfolge

  • Becher, Gefäße, Verpackungen mit Wasser füllen und ins Tiefkühlfach stellen, eine Nacht ruhen lassen
  • Becher, Gefäße, Verpackungen aus dem Tiefkühlfach nehmen, Eis herauslösen und zerstoßen
  • Topf mit kaltem Wasser füllen, zerkleinertes Eis hinzugeben
  • Thermometer in die Wasser-Eis-Mischung stellen, Mischungstemperatur etwas oberhalb von 0 °C stellt sich ein
  • gegebenenfalls immer wieder etwas Eis nachgeben, um die Mischung „kühl“ zu halten
  • Salz zur Mischung dazu geben und gut verrühren, immer wieder etwas Salz nachgeben
  • Thermometer in die Wasser-Eis-Salz-Mischung stellen, Temperatur sinkt auf unter 0 °C

 

 

Das steckt dahinter
Der Gefrierpunkt von Wasser liegt bei 0 °C. Wird zum Wasser noch Eis und Salz zu einer sogenannten Kältemischung dazu gegeben, wird die Mischung von alleine kälter und der Gefrierpunkt, der zuvor bei 0 °C lag, sinkt weiter ab. Es gilt, je mehr Salz im Eiswasser gelöst wird, desto niedriger wird der Gefrierpunkt. Da nur eine endliche Menge Salz in einer bestimmten Menge Wasser gelöst werden kann, liegt der niedrigste Gefrierpunkt einer gesättigten Salzlösung bei etwa bei -21 °C. Durch Hinzugabe von Salz wird aus dem Eis der Kältemischung ständig neues Wasser gebildet. Für diesen Prozess wird Energie benötigt. Diese, zunächst fehlende Wärmeenergie holt sich die Kältemischung aus sich selbst und wird dadurch „einfach kälter“.
Der Kühlschrank hingegen benötigt zum Funktionieren elektrischen Strom. Er braucht also Energie von außen, um Lebensmittel kalt zu halten.

Ideen zum Weiterforschen

Nachdem der Gefrierpunkt des Eiswassers durch Salz erniedrigt wurde, wird nun nachgewiesen, dass die Kältemischung erst bei weit niedrigeren Temperaturen als reines Wasser gefriert. Dazu werden sowohl die Kältemischung als auch das reine Wasser jeweils in einen Becher gegeben. Beide werden über Nacht ins Tiefkühlfach gestellt. Am nächsten Tag kann gut beobachtet werden, dass das reine Wasser gefroren und die Kältemischung noch flüssig ist.

Die Termine für die Fortbildungen zu „Forschen mit Wasser“, „Forschen mit Sprudelgas“ sowie für alle weiteren Themen finden Sie in unserem Kalender.

Kältemischung (PDF)

Februar 2019

19. Februar 2019

Zuckerkristalle züchten

Der Versuch im Überblick Züchten von Zuckerkristallen aus einer gesättigten Zuckerlösung. Hinweis: Kristalle zu züchten, ist eine kleine Herausforderung. Sie brauchen viel… mehr erfahren ›

Der Versuch im Überblick

Züchten von Zuckerkristallen aus einer gesättigten Zuckerlösung.

Hinweis: Kristalle zu züchten, ist eine kleine Herausforderung. Sie brauchen viel Zeit zum Wachsen und gelingen nicht immer. Hab Geduld!

 

Alltagsbezug zur Welt der Kinder                                         

  • Zuckerstab für den Tee
  • Kristalle in einer Höhle

 

Benötigte Materialien

  • circa 3 Tassen Zucker
  • circa 1 Tasse Wasser
  • Alufolie
  • Kochtopf, Löffel und Topflappen
  • 3 kleine Schalen
  • eventuell Lebensmittelfarbe

 

Die Versuchsabfolge

  • kleide die Schalen mit Alufolie aus
  • gieß das Wasser in den Topf und erhitze es auf mittlerer Stufe
  • gib unter stetem Rühren den Zucker hinzu
  • rühr so lange, bis sich der Zucker vollständig aufgelöst hat und die Zuckerlösung auf einem Probierlöffel ganz klar ist
  • nimm den Topf vom Herd
  • wenn du magst, füge unter Rühren ein bisschen Lebensmittelfarbe hinzu. Je mehr Tropfen Lebensmittelfarbe du nutzt, umso kräftiger funkelt der Kristall
  • gieß die Zuckerlösung vorsichtig in die kleinen, mit Alufolie ausgekleideten Schalen, sodass sie jeweils bis zur Hälfte gefüllt sind
  • bedeck die Schalen, z.B. mit Alufolie oder einem Geschirrtuch
  • hab Geduld, Kristalle brauchen Zeit zum Wachsen (lass die Lösung zwei Tage ruhen, bis du zum ersten Mal unter die Abdeckung schaust/ es dauert circa anderthalb Wochen, bis die Kristalle fertig sind)
  • nimm die Alufolie samt Kristall vorsichtig aus der Schale
  • gieß die überschüssige Zuckerlösung ab
  • löse den Kristall behutsam aus der Alufolie und lass ihn kopfüber noch 12 Stunden trocknen

 

Fragen und Ideen zum Weiterforschen

  • Gelingt das Experiment auch mit Zuckerarten, wie Puder- oder Kandiszucker?
  • Kannst du auch Salzkristalle züchten?
  • Stell auch Zuckerstäbchen her. Befestige hierzu eine Wäscheklammer an einem Schaschlikspieß. Lege die Klammer quer über die Öffnung eines Glases, so dass der Spieß in der Mitte des Glases in der Zuckerlösung hängt.

 

Das steckt dahinter

Zuerst wird eine gesättigte Zuckerlösung hergestellt. Das heißt, es wird so viel Zucker im heißen Wasser aufgelöst, bis kein Zucker mehr vom Wasser aufgenommen werden kann. In der Lösung schwimmen nun sehr viele Zuckerteilchen (Zuckermoleküle) umher. Da es so viele sind, stoßen sie häufig aufeinander. Während die Lösung abkühlt, verlangsamt sich die Bewegung der Zuckerteilchen und manche Teilchen, die zusammengestoßen sind, bleiben aneinander kleben. Viele Teilchen zusammen formen einen Kristall. So wie das Wasser langsam abkühlt, bilden sich die Kristalle weiter aus. Da das abgekühlte Wasser sogar verdunstet und die Zuckerteilchen also immer weniger Platz haben, um sich zu bewegen, stoßen sie immer mehr aufeinander und gegen die sich formenden Kristalle und bleiben daran kleben. Die Zuckerkristalle wachsen.

Die Termine für die Fortbildungen zu „Forschen mit Wasser“, „Forschen mit Sprudelgas“ sowie für alle weiteren Themen finden Sie in unserem Kalender.

Zuckerkstrialle züchten (PDF)

Dezember 2018

19. Dezember 2018

Die Kartoffelbatterie

Der Versuch im Überblick Durch in Reihe geschaltete Kartoffeln wir eine LED zum Leuchten gebracht. Benötigte Materialien 3 größere Kartoffeln 3 Cent-Münzen… mehr erfahren ›

Der Versuch im Überblick

Durch in Reihe geschaltete Kartoffeln wir eine LED zum Leuchten gebracht.

Benötigte Materialien

  • 3 größere Kartoffeln
  • 3 Cent-Münzen aus Kupfer
  • 3 Schrauben aus Zink
  • 4 Krokodilkabel
  • 1 Leuchtdiode (LED, verwende am besten eine rote LED, wegen der geringen Voltzahl)
  • 1 spitzes Messer

Die Versuchsabfolge

  • schneide mit dem Messer einen Schlitz in jede Kartoffel
  • steck eine Münze aus Kupfer in den Schlitz
  • auf der dem Cent-Stück gegenüberliegenden Seite drehst du eine Schraube aus Zink in jede Kartoffel
  • Kupfer und Zink sollten so weit voneinander entfernt sein, dass sie sich nicht berühren
  • lege die drei Kartoffeln hintereinander in Reihe
  • nimm die Krokodilkabel und verbinde jeweils eine Münze einer Kartoffel mit der Zinkschraube einer anderen Kartoffel
  • die Enden zweier Kabel liegen noch lose auf dem Tisch
  • schließe an diese beiden Kabelenden die Leuchtdiode an, dabei beachten, dass Leuchtdioden gepolte Bauteile sind, das längere Beinchen der Diode muss an die Münze angeschlossen werden

 

Fragen und Ideen zum Weiterforschen

  • Leitet auch anderes Gemüse, wie Gurken oder aber Obst, wie Äpfel und Zitronen den Strom?
  • Klappt das Experiment auch mit nur zwei oder sogar mit vier hintereinander geschalteten Kartoffeln?
  • Können wir auch mehrere LEDs gleichzeitig zum Glühen bringen?
  • Gelingt das Experiment auch mit Kupferdraht, Unterlegscheiben aus Zink oder sogar Aluminium statt Zink?

 

Das steckt dahinter

Ist der Stromkreis der Kartoffelbatterie geschlossen, findet eine chemische Reaktion zwischen dem unedlen Metall Zink mit dem edlen Metall Kupfer und dem Saft der Kartoffel statt. In der Lösung eines Elektrolyten (hier Saft der Kartoffel) verwandeln sich die Metalle in Elektroden – also in einen Plus- und einen Minuspol. Die Zinkatome binden ihre Elektronen weniger fest an sich als die Kupferatome und geben ein Elektron an das Kupfer ab. Dieser Elektronenfluss ist nichts anderes als Strom, der durch Kartoffel und Kabel fließt.

ACHTUNG! Nach dem Versuch die Kartoffeln unbedingt wegwerfen – sie sind nicht mehr zum Verzehr geeignet!

Die Termine für die Fortbildungen „Forschen zu Strom und Energie“ sowie für alle weiteren Themen finden Sie in unserem Kalender.

Oktober 2018

18. Oktober 2018

Die Sonnenmühle – Können Licht und Luft als Antrieb genügen?

Der Versuch im Überblick Stellt man ein Glas mit einer selbstgebauten Mühle an einen von der Sonne angestrahlten Ort, beginnt sich die… mehr erfahren ›

Der Versuch im Überblick

Stellt man ein Glas mit einer selbstgebauten Mühle an einen von der Sonne angestrahlten Ort, beginnt sich die Mühle nach einer Weile zu drehen.

 

Alltagsbezüge zur Welt der Kinder

  • Mobilés (z. B. über einer Heizung)
  • Baseball Cap mit solarbetriebenem Ventilator

 

Benötigte Materialien

  • 1 Streichholz
  • leeres, sauberes Marmeladen- oder Gurkenglas (Durchmesser ca. 7 cm)
  • Alufolie
  • Schere
  • Kleber und Klebstreifen
  • schwarzer Permanent Marker
  • Faden (z. B. Nähgarn)
  • Bleistift

Der Bau einer Sonnenmühle

  • schneide vier Rechtecke mit den Maßen 3,0 cm x 3,5 cm aus Alufolie aus
  • bemale zwei dieser Rechtecke von beiden Seiten mit schwarzem Permanent Marker
  • klebe die Rechtecke abwechselnd (alufarben, schwarz, alufarben, schwarz) an einem Ende des Streichholzes fest – eine kleine Mühle entsteht
  • lass die Mühle gut trocknen
  • binde an die andere Seite des Streichholzes den Faden und fixiere ihn mit Klebstreifen
  • binde das andere Ende des Fadens an den Bleistift
  • lege den Bleistift auf die Glasöffnung, so dass sich die Mühle frei im Glas bewegen kann

 

Das steckt dahinter

Bei diesem Experiment sind Licht und Luft der Antrieb für die Sonnenmühle. Die schwarz bemalten Flügel werden wärmer als die alufarbenen Flügel. Diese reflektieren wiederum die Sonnenstrahlen und werfen sie auf die schwarzen Flügel der Mühle wie ein Spiegel zurück. Zwischen den alufarbenen und schwarzen Flügeln entsteht ein Temperaturunterschied und die Luft wirbelt an den wärmeren schwarzen Flügeln stärker (Konvektion). Dieser Wärmeunterschied lässt die Mühle rotieren. Die Kinder können also das Phänomen bestaunen, dass durch Wärmeunterschiede in der Luft Thermik entsteht, die Dinge in Bewegung bringt.

Die Termine für die Fortbildungen „Forschen mit Luft“, „Astronomie“ und alle weiteren Themen finden Sie in unserem Kalender.

Juli 2018

23. Juli 2018

Ein Ei versteckt sich in einer Flasche

Der Versuch im Überblick Mit warmem Wasser bekommt man ein gekochtes und geschältes Ei in eine Flasche, ohne dass dieses kaputt geht…. mehr erfahren ›

Der Versuch im Überblick

Mit warmem Wasser bekommt man ein gekochtes und geschältes Ei in eine Flasche, ohne dass dieses kaputt geht. Mit ein bisschen Puste bekommt man es auch wieder ganz heraus.

Alltagsbezüge zur Welt der Kinder

  • beim Anbringen eines Hakens mit Saugnapf
  • Schnecken besitzen eine Saugnapffunktion, um sich um sich beispielsweise an Ästen festzuhalten
  • in einem Flugzeug, kurz nach dem Start

 

Benötigte Materialien

  • eine Glasflasche mit großer Öffnung, deren Durchmesser etwas kleiner ist als das Ei (z.B. Milchflasche)
  • ein gekochtes und geschältes Ei, dessen Durchmesser größer ist als die Flaschenöffnung
  • 1 Trichter
  • heißes Wasser
  • Topflappen

 

Der Versuch, ein Ei in eine Flasche zu bekommen

  • fülle mit Hilfe des Trichters circa 1/3 der Glasflasche voll mit heißem Wasser (alternativ drei bis vier brennende Streichhölzer in die Glasflasche fallen lassen)
  • schließe vorsichtig die Flasche mit dem Deckel
  • nimm mit Hilfe von Topflappen die Glasflasche in die Hand und schüttle sie
  • gieße anschließend das heiße Wasser wieder aus der Flasche
  • setze das geschälte Ei mit der Spitze nach unten auf die Flaschenöffnung
  • warte und beobachte, was passiert
  • langsam zwängt sich das Ei durch die schmalere Flaschenhalsöffnung und fällt auf den Flaschenboden

 

Der Versuch, ein Ei wieder aus einer Flasche zu bekommen

  • halte die Glasflasche, in der sich das Ei befindet, kopfüber
  • das Ei legt sich dadurch von innen auf die Flaschenöffnung
  • puste von unten kräftig in die Glasflasche
  • das Ei rutscht schnell aus der Flasche, pass auf dein Gesicht auf!

 

Das steckt dahinter

In der verschlossenen und mit heißem Wasser gefüllten Glasflasche erwärmt sich die Luft. Sie will sich ausdehnen und entweicht, sobald die Flasche geöffnet wird. Setzt man nun zügig das Ei auf den Flaschenhals, ist die Flasche luftdicht verschlossen. Die Luft im Flascheninneren kühlt sich langsam wieder ab und zieht sich wieder zusammen. Es herrscht ein viel niedrigerer Luftdruck in der Flasche als außerhalb. Ein Unterdruck ist in der Flasche entstanden. Anders gesagt, drückt von innen nun weniger Luft auf das Ei als von außen. Durch den Druck der Außenluft wird das Ei in die Flasche gepresst! Achtung: sie wird nicht durch den niedrigeren Druck in der Flasche gesogen!

Um das Ei wieder aus der Flasche zu bekommen, wird diese kopfüber gehalten. Durch pusten in die Flasche, hebt sich das Ei kurz, sodass Luft in das Flascheninnere dringt. Nun befindet sich viel Luft in der Flasche, ein Luftüberdruck ist entstanden. Der Luftüberdruck in der Flasche drückt nun das Ei aus dieser heraus.

Unter dem Begriff Druck versteht man eine Kraft, die auf eine bestimmte Fläche wirkt. Je größer die Kraft und je kleiner die Fläche, desto größer der Druck. Luftdruck bezeichnet die Kraft, die eine Luftmenge oder sogenannte Luftsäule auf eine Fläche ausübt.

 

Die Termine für „Forschen mit Luft“ finden Sie unter:

https://jungforscher-thueringen.de/thueringen-land-der-kleinen-forscher/332-2

Titelfoto: I-vista  / pixelio.de

März 2018

20. März 2018

Schutz vor Wasser – welche Kleidung ist passend?

Ein verregneter Tag ist super dafür geeignet, mit den Kindern darüber zu sprechen, warum sie spezielle Regenkleidung tragen müssen und was diese… mehr erfahren ›

Ein verregneter Tag ist super dafür geeignet, mit den Kindern darüber zu sprechen, warum sie spezielle Regenkleidung tragen müssen und was diese Kleidung so besonders macht. Lassen Sie die Kinder ihre Gummistiefel oder Regenjacken mit ihren normalen Schuhen und Jacken vergleichen: Was fällt ihnen dabei auf? Gibt es auch andere Stoffe, die Wasser durchlässig oder undurchlässig sind? Lassen Sie die Kinder mit verschiedenem Material experimentieren.

Beginnen Sie z. B. mit verschiedenen Papiersorten wie Malpapier, Filterpapier, Küchenrolle und Pappe. Um zu prüfen, ob Wasser durch das Papier dringt, legt eines der Kinder das Papier auf seinen Arm. Ein anderes Kind gibt mit der Pipette etwas Wasser auf das Papier. Wird der Arm nass? Probieren Sie zum Vergleich auch verschiedene Dinge aus Kunststoff aus: Durchdringt das Wasser Plastiktüten oder Frischhaltefolie? Welche Materialien sollen außerdem noch untersucht werden? Sortieren Sie anschließend gemeinsam: Welche Materialien sind wasserdicht, welche nicht? Wie kommt es eigentlich, dass die Milch oder der Saft nicht aus dem Getränkekarton läuft, obwohl dieser doch aus Pappe ist? Schneiden Sie ihn mit den Kindern auf und untersuchen Sie die Innen- und Außenseite des Kartons. Was fällt den Mädchen und Jungen auf?

Wo taucht das im Alltag auf?

 

  • wenn es regnet, trägen die Kinder eine spezielle Kleindung
  • wenn es regnet, wird der Regenschirm aufgespannt
  • springen die Kinder ohne Gummistiefel in die Pfütze, werden die Füße nass
  • auf dem Blatt einer Orchidee perlen die Wassertropfen einfach ab
  • damit das Wasser nicht im Boden versickert, sind Schwimmbecken gefliest und Gartenteiche mit Folie ausgelegt
  • durch Filterpapiere kann Tee oder Kaffee jedoch hindurch fließen

 

 Benötigte Materialien

 

  • Pipette
  • Wasser, Saft und Milch (noch) in Getränkepackung
  • verschiedene Papiere (Malpapier, Filterpapier, Frischhaltefolie, Backpapier etc.)
  • verschiedene Tüten (Plastetüten, Stofftüten)
  • verschiedene Kleidungsstücke (Regenjacke, Sommerrock, Gummistiefel, Lederschuhe, Sandale etc.)

 

Das steckt dahinter?

Unterschiedliche Stoffe weisen Wasser unterschiedlich gut ab. Materialen, wie Papier oder Zellstoff saugen Wasser auf, wohingegen Kunststoff Wasser abweist. Getränkekartons von beispielsweise Milch und Saft bestehen innendrin zwar aus wasserdurchlässiger Pappe, sind dann jedoch mit einer wasserundurchlässigen Kunststoffschicht überzogen. Der Saft und die Milch perlen vom Karton ab. Dieser Abperleffekt wird auch Lotuseffekt genannt. Schön zu sehen ist hierbei, dass Wasser immer Tropfen bildet. Wenn sich Stoffe mit Wasser voll saugen, könnte man dies mit einem Hochhaus vergleichen – in jede Etage des ‚Stoff‘-hochhauses zieht eine ‚Wasser-Familie‘ ein, bis das Haus ‚voll ist‘. Da Wasser in flüssiger Form formlos ist, kann es sich den verschiedensten ‚Stoff‘-hochhäusern anpassen.

Oktober 2017

27. Oktober 2017

Wussten Sie schon?

Wie entsteht Nebel? An einem klaren und schönen Herbsttag kann die Sonne die Erdschicht und die darüber befindliche Luft noch gut erwärmen…. mehr erfahren ›

Wie entsteht Nebel?

An einem klaren und schönen Herbsttag kann die Sonne die Erdschicht und die darüber befindliche Luft noch gut erwärmen. In der darauffolgenden klaren Nacht strahlt der Boden die Wärme ab. Die Luft über dem Boden gibt ihre Wärme ebenfalls in höhere Luftschichten ab.

Somit kühlt die Luft in Bodennähe ab. Kältere Luft kann jedoch nicht so viel Wasser speichern. Die Folge ist, dass die kleinen Wassertröpfchen zunehmend kondensieren – es entsteht Nebel.

Nebel seinerseits hat eine gute selbsterhaltende Wirkung. Denn an der grauen „Nebelsuppe“ werden ca. 90 Prozent der Sonnen- strahlen reflektiert. Die wenigen durchdringenden Sonnenstrahlen erwärmen die Luft nur zaghaft und benötigen dafür entsprechend viel Zeit.

Beträgt die Sichtweite weniger als 1 km spricht man vom „Nebel“. Können wir weniger als 200 m weit sehen, handelt es sich um Starknebel. Bei einer Sichtweite von mehr als 1 km ist die Luft dunstig.
(Quelle: www.wasistwas.de)

Können wir Nebel selbst herstellen?

Sie benötigen für den Versuch:

  • 1 Plastikflasche mit Deckel
  • 1 Meßbecher
  • 150 ml Wasser
  • Lange Streichhölzer

Zuerst füllen Sie gemeinsam mit den Kindern das Wasser in die Flasche. Nun zünden Sie ein Streichholz und lassen dieses nach etwas Zeit von einem Kind auspusten. Das qualmende Streichholz halten Sie nun an die Öffnung der Flasche, so dass etwas Rauch in die Flasche gerät. Die Flasche wird im Anschluss fest verschlossen und ein Kind presst diese fest zusammen. Was ist zu beobachten?

Drücken wir die Flasche zusammen, wird in dieser der Luftdruck erhöht. Dieser Vorgang geht mit einer Temperaturerhöhung einher. Die wärmere Luft ist in der Lage mehr Feuchtigkeit zu binden. Lassen wir die Flasche wieder los, sinkt auch der Luftdruck und die Temperatur in der Flasche. Die Luft kann nicht mehr soviel Feuchtigkeit aufnehmen und diese kondensiert in der Luft und an der Flaschenwand.

September 2014

18. September 2014

Ansprechpartner
Ines Vogel Stiftung für Technologie,
Innovation und Forschung Thüringen (STIFT)
Peterstraße 3, 99084 Erfurt
Tel +49 (0)361 78923-50
info@land-der-kleinen-
forscher.de
www.stift-thueringen.de

Dr. Claudia GrebeStiftung für Technologie,
Innovation und Forschung Thüringen (STIFT)
Peterstraße 3, 99084 Erfurt
Tel +49 (0)361 78923-32
info@land-der-kleinen-
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