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Eis-Wasser-Wasserdampf

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Eis-Wasser-Wasserdampf
Alternativtext

Versuchsaufbau

Kurzbeschreibung
Schmelzen - Verdampfen - Kondensieren. Ein einfaches Handexperiment zur qualitativen Beobachtung.
Kategorien
RUB
Einordnung in den Lehrplan
Geeignet für: Klasse 6
Basiskonzept: Energie, Materie
Sonstiges
Durchführungsform Schülereinzelexperiment, Schülergruppenexperiment
Anspruch des Aufbaus leicht
Informationen
Name: Marvin Mallach
Kontakt: @
Uni: Ruhr-Universität Bochum
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Bei diesem Experiment kann man beobachten, wie Eis zu Wasser schmilzt, das Wasser zu Dampf verdampft und anschließend der Wasserdampf wieder zu Wasser kondensiert. Dieses Experiment eignet sich hervorragend für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I, da es nicht viele Sicherheitshinweise zu beachten gibt und die nötigen Materialien günstig zu beschaffen sind. Das Experiment ist daher sowohl als Schülereinzelexperiment, als auch als Schülergruppenexperiment geeignet.


Didaktische Analyse

I Exemplarische Bedeutung

Anhand dieses Versuchs sollen erste Modellvorstellungen zum Aufbau von Materie entstehen.

II Gegenwartsbedeutung

Die drei Aggregatzustände "fest", "flüssig" und "gasförmig" kommen in den verschiedensten Lebensbereichen eines Sechstklässlers vor. Am häufigsten das Wasser in allen drei Zuständen: Im Winter bilden sich beispielsweise Eiszapfen an Dachrinnen, Seen gefrieren und nach dem warmen Duschen steht das Badezimmer voller Wasserdampf. Auch das Wachs einer Kerze ist sowohl im festen als auch im flüssigen Zustand zu beobachten. Weiter Beispiele sind gasgefüllte Luftballons, Steine als Festkörper usw.

III Zukunftsbedeutung

Mithilfe dieses ersten Modells zum Aufbau von Materie lassen sich weitere Naturphänomene wie z.B. das Vermischen von Flüssigkeiten oder die Ausdehnung bei Temperatur erklären. Modellvorstellungen ziehen sich außerdem durch den gesamten weiteren Physikunterricht. So wird dieses erste Modell zum Aufbau von Materie immer weiter verfeinert und die Bausteine immer weiter zerkleinert, sodass es über ein Atommodell bis zu der Aufspaltung von Atomkernen kommt. Desweiteren wird das Basiskonzept Struktur der Materie auch im Chemieunterricht behandelt, sodass das hier eingeführte Wissen fächerübergreifend anwendbar ist.

IV Innere Struktur des Themas

Das Thema Aggregatzustände gehört zum Basiskonzept Struktur der Materie. Eine mögliche Unterrichtsreihe würde zuerst die Temperaturwahrnemung und die Temperaturskala behandeln und dann zu den drei zentralen Aggregatzustände gelangen. Danach könnte die Temperaturausdehnung sowie die Anomalie des Wassers behandelt werden.

V Zugänglichkeit

Es gibt einige Versuche, die das Phänomen interessant und zugänglich machen. Man könnte Teelichte beobachten und erkennen, dass das Wachs flüssig und fest wird. Außerdem könnte man sich Trockeneis anschauen und somit die Sublimation beobachten. Um zu einer Modellvorstellung zu gelangen könnte man ein Modell mit den Schülern gestalten: Halten sich die Schülerinnen und SSchüler fest zusammen und bilden ein "Knäuel", sind sie fest; bewegen sie sich, haben allerdings immer noch einen Berührpunkt, so stellen sie den flüssigen Aggregatzustand dar; flitzen alle Schülerinnen und Schüler frei durch den Raum und stoßen sich bei Berührung ab wie Billardkugeln, so können sie den gasförmigen Aggregatzustand darstellen. Ein weiteres Experiment für die Zugänglichkeit ist Wasser - Dampf - Regen.

Versuchsanleitung

Aufbau

Benötigte Materialien:

  • Eiswürfel
  • Reagenzglas
  • Teelicht
  • Luftballon
  • Tesafilm

Zuerst zerkleinert man Eiswürfel, beispielsweise mit einem Hammer oder Eiscrusher. Ein Reagenzglas wird mit den Eissplittern gefüllt und dann wird über die Öffnung des Reagenzglases ein Ballon gestülpt. Dieser muss sicher mit Tesafilm befestigt werden, sodass das System luftdicht verschlossen ist. Anschließend wird das Reagenzglas so in einem Ständer befestigt, dass unter dem Reagenzglas ein Teelicht stehen kann.

Durchführung

Video 1: Durchführung

Das Teelicht wird entzündet und unter das Reagenzglas gestellt. Der Reagenzglasständer wird dann so eingestellt, dass das Reagenzglas die Spitze der Flamme berührt. Das Teelicht wird gelöscht, sobald sich kein Wasser mehr im Reagenzglas befindet. Die Durchführung ist in Video 1 zu sehen.


Beobachtung

Abb. 1: Beobachtung

Das Eis schmilzt und das Wasser fängt an zu Sieden. Der Wasserdampf steigt in den Ballon und dieser richtet sich auf. Nachdem das Wasser komplett verdampft ist und das Teelicht gelöscht wird, kondensiert der Wasserdampf im Ballon. Somit fließt das Wasser wieder in das Reagenzglas zurück.

Sicherheitshinweise

Das Teelicht eignet sich sehr gut für Schülerinnen und Schüler der sechsten Klasse, denn es ist schnell zu löschen und die Temperatur ist direkt so gering, dass sich niemand verbrennen kann. Das Reagenzglas sollte nicht berührt werden, denn dessen Temperatur ist am unteren Ende sehr hoch. Auch der Ballon wird warm, aber auch hier besteht keine Gefahr.

Literatur

Alle Bilder und Videos in diesem Artikel wurden selbst erstellt.