Arbeitsblatt: Werkstatt Experimente mit Wasser

Materialliste für die Werkstatt Wasser Versuch 1: Die Oberflächenspannung des Wassers 3 Becher Versuch 2: Der Schwimmkünstler 1 1 Glas Büroklammer Fliesspapier Abwaschmittel Versuch 3: Schwimmende Zauberhölzer 2 Schale Seife Zündhölzer Holzspiesschen Versuch 4: Das U-Boot, das im Trockenen taucht Schale Papier Becher Versuch 5: Wasserknoten Blechdose Hammer Nägel Versuch 6: Wasserdichtes Sieb Leere Flasche Sieb Draht Gummiband Versuch 7: Treibstoff Seife Schale Zündhölzer Seife Abwaschmittel Versuch 8: Zerstörte Wasserhaut Schale Zündholz Abwaschmittel Faden UMT_PH_7_098664_Werkstatt-Experimente-mit-Wasser.doc Versuch 9: Künstliche Kälte Schale Zündholz Eis Salz Versuch 10: Münze zwischen Gläsern 2 gleiche Trinkgläser Becken voll Wasser kleines Geldstück Schüssel Versuch 11: Mit umgestülptem Glas durchs Schulzimmer Trinkglas Stück Papier, das grösser ist als die Öffnung des Glases, z. B. eine Postkarte, Jasskarte oder ein Stück Zeichnungspapier Versuch 12: Wasseskifahrer Alufolie Schere Bleistift Kugelschreiber Pipette Spülmittel Wanne UMT_PH_7_098664_Werkstatt-Experimente-mit-Wasser.doc Wasser als Lebensgrundlage Versuch 1 Die Oberflächenspannung des Wassers Fülle ein Reagenzglas bis fast zum Rand mit Wasser. Gib nun tropfenweise Wasser dazu. Wie verändert sich die Wasseroberfläche? Zeichne die drei Stadien der Wasseroberfläche. Beschreibe die Wasseroberfläche kurz vor dem Überlaufen. Wasser als Lebensgrundlage Versuch 2 Der Schwimmkünstler Kann eine Büroklammer schwimmen? Fülle ein Glas fast randvoll mit Wasser. Schneide von einem saugfähigen Papier ein Stücklein ab. Es soll etwas grösser sein als die Büroklammer. Lege die Klammer auf das Papier und beides zusammen auf das wasser im Glas. Nach einer Weile sinkt das nasse Papier und die Klammer schwimmt auf dem Wasser. Gib nun zwei, drei Tropfen Abwaschmittel dazu. Was passiert? Durch die Oberflächenspannung kann der Wasserläufer auf dem Wasser gehen. UMT_PH_7_098664_Werkstatt-Experimente-mit-Wasser.doc Wasser als Lebensgrundlage Versuch 3 Schwimmende Zauberhölzer Kannst du Zündhölzer auf dem Wasser in eine bestimmte Richtung schwimmen lassen? Bestimmt. Auch ohne sie zu berühren oder zu blasen? 1. Fülle einen Suppenteller mit Wasser. Brenne die Köpfe von zwei Zündhölzern ab und lege die Hölzer nebeneinander auf das Wasser. Sie sollten etwa zwei Zentimeter Abstand voneinander haben. Warte, bis sie ruhig liegen. 2. Nimm ein Holzspiesschen fahre mit einem Ende über eine weiche Seife. 3. Tupfe dieses seifige Ende jetzt sorgfältig zwischen den Hölzchen auf das Wasser. Die Seife hebt die Oberflächenspannung auf. Wasser als Lebensgrundlage Das U-Boot, das im Trockenen taucht Du setzt ein Papierschiffchen ins Wasserbecken. Aufgabe: Tauche das Schiff unter den Wasserspiegel. Das Segel darf aber nicht nass werden! Überlege! (Auflösung auf der nächsten Seite!) UMT_PH_7_098664_Werkstatt-Experimente-mit-Wasser.doc Versuch 4 UMT_PH_7_098664_Werkstatt-Experimente-mit-Wasser.doc Wasser als Lebensgrundlage Versuch 5 Wasserknoten Eine leere Konservendose wird knapp über dem unteren Rand fünfmal mit einem 2mm dicken Nagel durchlöchert. Das erste Loch soll 3cm vom fünften entfernt sein. Stelle die Dose unter einen fliessenden Wasserhahn. Es fliesst aus jedem Loch ein Strahl. Fährst du mit dem Finger über die Löcher, so vereinigen sich die Strahlen. Erklärung: Die Wassermoleküle ziehen sich gegenseitig an und erzeugen eine in das Flüssigkeitsinnere wirkende Kraft, die Oberflächenspannung. Sie ist es auch, die einen Wassertropfen zusammenhält. In unserem Versuch wird die Kraft besonders deutlich. Die lenkt die Strahlen im Bogen zur Seite ab und vereinigt sie. UMT_PH_7_098664_Werkstatt-Experimente-mit-Wasser.doc Wasser als Lebensgrundlage Versuch 6 Wasserdichtes Sieb Fülle eine Flasche mit Wasser und befestige mit einem Gummiband ein Stück Drahtgeflecht über die Öffnung. Lege eine Hand darüber und drehe die Flasche auf den Kopf. Ziehst du nun die Hand fort, läuft kein Wasser heraus. Erklärung: Wo Wasser mit Luft in Berührung kommt, schliesst es sich infolge der Oberflächenspannung hautartig ab. Jede Öffnung des Drahtgitters ist so gut abgedichtet, dass weder Luft einströmen noch Wasser ausfliessen kann. Wasser als Lebensgrundlage Versuch 7 Treibstoff Seife Spalte ein Zündholz am hinteren Ende leicht auf und schmiere etwas weiche Seife in den Schlitz. Legst du das Holz in einen Teller mit Leitungswasser, bewegt es sich eine ganze Weile rasch vorwärts. Erklärung: die sich allmählich auflösende Seife zerstört die Oberflächenspannung des Wassers nach und nach. Es kommt zu einer Bewegung der Flüssigkeitsmoleküle nach hintern, die als Gegenwirkung ein Voranschnellen des Hölzchens zur Folge hat. Mit einem Tropfen Spülmittel anstelle der Seife würde die Bewegung blitzartig erfolgen. Ausprobieren! UMT_PH_7_098664_Werkstatt-Experimente-mit-Wasser.doc Wasser als Lebensgrundlage Versuch 8 Zerstörte Wasserhaut Knote ein Stück Faden zu einer Schlinge zusammen und lasse sie in einem Gefäss mit Wasser schwimmen. Tauchst du ein Zündholz, das mit Abwaschmittel betupft wurde, in die Mitte der unregelmässig geformten Schlinge, wird sie sofort kreisrund. Erklärung: Das Abwaschmittel verteilt sich beim Eintauchen nach allen Seiten und dringt zwischen die Wasserteilchen, die durch die Oberflächenspannung hautartig zusammengehalten werden. Diese Wasserhaut reisst blitzartig von der Eintauchstelle her auf. Die in Bewegung geratenen Flüssigkeitsmoleküle stossen gegen die Schlinge und straffen sie. Wasser als Lebensgrundlage Versuch 9 Künstliche Kälte Versuche einen Eiswürfel mit einem Streichholz aus einer Schale zu heben. Anleitung: Lege das Zündholz auf den Eiswürfel und streue etwas Salz darüber. Das Zündholz wird festgefroren und du kannst es samt Eiswürfel aus der Schale heben. Erklärung: Salzwasser gefriert nicht so leicht wie reines Wasser. Das ausgestreute Salz bringt Eis zum Schmelzen. Die Salzkörner auf dem Eiswürfel tun das auch. Beim Schmelzen eines Körpers wird aber gleichzeitig Wärme verbraucht. Diese wird hier der Feuchtigkeit unter dem Zündholz entzogen, die kein Salz abbekommen hat. Sie gefriert! Versuche, eine Münze zwischen die Ränder von zwei mit Wasser gefüllten Gläsern zu schieben! UMT_PH_7_098664_Werkstatt-Experimente-mit-Wasser.doc Wasser als Lebensgrundlage Versuch 10 Münze zwischen Gläsern Tauche die beiden Gläser in das mit Wasser gefüllte Becken. Sorge dafür, dass sämtliche Luft aus den Gläsern entweicht. Presse die beiden Gläser unter Wasser fest aufeinander, damit einerseits kein Wasser entweichen kann und andererseits keine Luft eintritt. Stelle diese Kombination in die Schüssel. Schiebe nun ein kleines Geldstück zwischen die beiden Gläser. Vorsicht, dass sich die beiden Gläser nicht seitlich verschieben! Bei geschickter Handhabung wird kaum Wasser auslaufen. Hast du Pech, läuft aber das ganze obere Glas aus! Versuche es doch noch einmal. Erklärung: Die Oberflächenspannung ist so gross, dass sie die Wasserfläche an den Glasrändern zusammenhält. Wasser als Lebensgrundlage Versuch 11 Mit umgestülptem Glas durchs Schulzimmer Das Glas braucht nicht bis zum Rande gefüllt zu sein. Lege auf das Glas, das Wasser enthalten muss, das bereitliegende Papier. Lege auf das Papier die Handfläche der einen Hand. Fasse das Glas mit der anderen Hand und drehe das Ganze um: Glasboden oben, Öffnung, durch Papier und Hand verschlossen, unten. Halte das Glas fest und nimm die andere Hand vom Papier: der Spaziergang durchs Schulzimmer kann beginnen, ohne dass ein Tropfen Flüssigkeit ausfliesst, wobei zu beachten ist, dass das Glas senkrecht gehalten werden muss! Erklärung: Sobald du das Glas umkehrst, wirkt nur die Flüssigkeit im Innern auf das Papier. Von unten her aber drückt der Luftdruck. Dieser ist bedeutend grösser als der Druck der Flüssigkeit: der Inhalt kann nicht ausfliessen! Vielleicht interessiert dich, wie hoch die Flüssigkeitssäule in einem Glas sein könnte, damit der Luftdruck sie noch am Ausfliessen hindern kann. Bei uns in der Schweiz könnte der Luftdruck eine Säule von mehr als 9 tragen! UMT_PH_7_098664_Werkstatt-Experimente-mit-Wasser.doc Wasser als Lebensgrundlage Wasserskifahrer Falte ein ca. 6cm mal 9cm grosses Stück Alufolie der Länge nach in der Mitte. Zeichne mit einem Kugelschreiber oder mit einem Bleistift die Hälfte einer Figur mit etwa 5cm langen Beinen auf die gefaltete Folie. Schneide die Figur aus und falte sie sorgfältig auf. Fülle eine Schale mit Wasser. Biege die Beine deines Skifahrers etwa 3cm vom unteren Ende entfernt rechtwinklig um. Stelle den Skifahrer vorsichtig auf die Wasseroberfläche. Gib mit der Pipette ganz wenig Spülmittel hinter den Skifahrer auf die Wasseroberfläche. Was passiert? Wenn du den Versuch wiederholen willst, musst du das Wasser wechseln! UMT_PH_7_098664_Werkstatt-Experimente-mit-Wasser.doc Versuch 12