Warme Luft dehnt sich aus

Autoren:
Publikation:	1.1.1999
Lernstufe:	2
Übersicht:	Warme Luft dehnt sich aus: Wenn man eine Flasche, auf die man einen Luftballon gestülpt hat, in heißes Wasser taucht, bläht sich dieser auf (1 Unterrichtsstunde).
Ziele:	Zeigen, dass sich Luft ausdehnt, wenn man sie erwärmt. Einführung der Begriffe Ausdehnung und Komprimierung.
Material:	Für jede Gruppe: eine Plastikschüssel oder Wanne eine Plastikflasche (aus hartem Plastik) oder eine Glasflasche (bei der Glasflasche, vorsicht mit dem heißen Wasser!) ein Luftballon Strohhalme Tinte oder Lebensmittelfarbe Plastikbecher
Herkunft:	La main à la pâte, Paris

Ablauf

Nachdem den Kindern nun klargeworden sein sollte, dass eine "leer" getrunkene Flasche nicht leer ist, sondern Luft enthält, wird weiter experimentiert.

1. Versuch

Dieser Versuch ist leicht durchzuführen: Man schlägt den Kindern vor zu beob­achten, was passiert, wenn man eine mit Luft gefüllte Flasche in heißes Was­ser taucht.

Abb. 1: Eine Flasche mit aufgestülptem Luftballon wird in warmes Wasser getaucht.

Für diesen Versuch kann man die Flaschen vor Versuchs­beginn in einen Kühlschrank stellen (oder noch besser ins Tiefkühlfach legen), um die darin enthaltene Luft abzu­kühlen.

Anmerkung von Sonnentaler

Je kälter die Flasche vor dem Versuch ist und je heißer das Wasser, in das die Flasche getaucht wird, umso mehr bläst sich der Luftballon auf. Während die Kinder höchstens mit 40-45 Grad warmem Wasser herumhantieren sollten, kann der Lehrer den Versuch zum Schluss mit kochendem Wasser vorführen – mit den entsprenden Vorsichtsmaßnahmen natürlich (wird eine Glasflasche ver­wendet, sollte man darauf achten, dass das Glas der Flasche nicht allzu schnell erhitzt wird, da es ansonsten zerspringen kann). Der Versuch gelingt außerdem leichter, wenn man den Luftballon vorher bereits einige Male aufge­blasen hat, dann wird er "elastischer".

2. Versuch

Der Lehrer zeigt den Schülern zunächst den folgenden Versuchsaufbau und fragt sie, was wohl passieren wird, wenn man heißes oder kaltes Wasser auf die Flasche gießt.

Abb. 2: Weiterer Versuch zur Ausdehnung von Luft

Anschließend kann jede Gruppe den Versuch durchführen.

Um zu erklären, dass warme Luft mehr Platz einnimmt als kalte, kann man mit den Schülern die Luftmoleküle simulieren. Die Kinder stehen zunächst dicht ge­drängt. Mit "steigender Temperatur" entfernen sie sich immer weiter voneinan­der. Dies bleibt allerdings ein Spiel und hat nicht zum Ziel, das Molekülmodell eines Gases einzuführen.

Anmerkung: Dieser zweite Versuch ist nicht für Vorschulkinder geeignet.

Reaktionen

6.3.2002 – Reaktion von Régis Turlin, Lehrer

Guten Tag,
ich habe mit meinen 6- bis 9-jährigen Schülern den Versuch mit der Flasche und dem Ballon durchgeführt. Egal, ob man auf das Ergebnis vorgreift oder es anschließend erklärt, ziehen die Schüler aus diesem Versuchsaufbau eher den Schluss, dass warme Luft nach oben steigt (da sich der Ballon oben befindet), als dass sie sich ausdehnt. Diese Schlussfolgerung war nicht mehr aus unseren Gesprächen auszumerzen (umso mehr als wir nie die Begriffe Gas und Molekül besprochen haben) und so sind wir bei dem Schluss geblieben, dass warme Luft nach oben steigt.
Der anschließende Versuch (Auftreten von Luftblasen) ist sehr gut verlaufen: Die Schüler haben richtig vorhergesagt, was passieren würde.

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