9.4 Ist Wasser in der Luft?

In diesem Versuch soll eine Beziehung zu der Vorbesprechung aufgenommen werden, in der gesagt wurde, dass auch Wasser in der Luft vorkommt. Um diese Behauptung zu beweisen soll es nachgewiesen werden. Hierzu sollen die Kinder auch selbst handeln. Sie können bei diesem Versuch selbst sehen und fühlen, das Wasser vorhanden ist. Dies soll den Lehrinhalt festigen und den Kindern einen greifbaren Beweis liefern.

Sachinformationen für den Lehrer zu den Experimenten
Wir wissen, dass Wasser verdunsten kann. Z. B. steigt Wasserdampf auf, wenn man es kocht. Nach einem Sommergewitter kann man sogar sehen, wie das Wasser von der noch aufgeheizten Straße verdunstet. Auch jede andere nasse Stelle trocknet wieder. Das Wasser ist verdunstet und befindet sich nun in Form von Gas in der Luft. Bei 20 °C Lufttemperatur können sich 17,3 g/m³ Wasser in der Luft befinden.
Man kann das Wasser in der Luft aber auch sehen. Z. B. als Wolken, die das verdunstete Meerwasser vom Meer auf das Land befördern und uns so durch Regen oder Schnee mit Wasser versorgen.
Möchte man zeigen, dass Wasser in der Luft ist, muss man nur einen kühlen Gegenstand an der Luft stehen lassen. An kalten Gegenständen kondensiert das Wasser. Es bildet Tröpfchen und setzt sich an den Gegenständen ab. Wer hat noch nicht die Erfahrung gemacht, dass man vor lauter kondensiertem Wasser nach dem Duschen nicht mehr in den Spiegel schauen kann?


9.5 Wasser braucht zum Verdampfen wärme

In diesem Versuch soll den Kindern veranschaulicht werden, warum wir schwitzen und wie diese körpereigene Kühlung funktioniert. Hierzu werden die Kinder mit einem Phänomen konfrontiert, das sie deuten sollen und zu dem später eine Erklärung abgegeben wird. Außerdem sollen die Kinder ihre Beobachtungen und eventuelle Deutungen zu dem Versuch auf dem Arbeitsblatt festhalten.

Sachinformationen für den Lehrer zu den Experimenten
Soll eine Flüssigkeit z.B. Wasser verdampfen, benötigt sie Energie (Wärme), die sie ihrer Umgebung entzieht.
Die Energie benötigt die Flüssigkeit um ihre Teilchen voneinander zu lösen.
Dieses Phänomen nutzt unser Körper aus, wenn er sich durch Schwitzen abkühlt.
Der Schweiß dringt durch die Poren in der Haut und bildet einen Flüssigkeitsfilm auf der Haut. Während er nun an der Luft verdunstet zieht er die Energie aus der Wärme der Haut und unser Körper wird gekühlt.


9.6 Können Fische im Wasser atmen?

Es ist zwar weitläufig bekannt, dass Fische im Wasser leben können, ohne auftauchen zu müssen um zu atmen, aber warum ist das so? Die Kinder sollen bei diesem Versuch an diese Fragestellung herangeführt werden und eine Theorie aufstellen, woran das liegen könnte.
Später wird dann durch Versuche die Antwort auf diese Frage gegeben. Die Kinder können wieder eigenständig handeln und sollen ihre Beobachtungen festhalten. Diese werden später im Plenum zur Beantwortung der Frage herangezogen.
Auch diese Vorgehensweise soll den Kindern wissenschaftliches Arbeiten nahe bringen, bei dem Fragen aufgeworfen werden und Experimente entwickelt werden, um diese Frage zu klären. Allerdings geschieht dies hier mit Hilfestellungen in der Form, dass die Frage und die Möglichkeit zur Klärung bereits vorgegeben sind.

Sachinformationen für den Lehrer zu den Experimenten
Im Wasser ist Sauerstoff gelöst. Dass wir Menschen Sauerstoff atmen ist klar und dass er sich in der Luft befindet und gasförmig auftritt ist jedem bekannt. Doch eine große Menge Sauerstoff, der sich in unserer Atmosphäre befindet wurde bereits in den Anfängen der Erde im Wasser produziert. Die ersten Pflanzen waren Algen, die im Meer wuchsen und die durch Fotosynthese Sauerstoff freisetzten.
Betrachtet man das Verhältnis von Sauerstoff und Stickstoff, wie es in der Luft vorkommt, so stellt man fest, dass auf einen Teil Sauerstoff vier Teile Stickstoff kommen. Im Wasser hingegen ist das Verhältnis anders gelagert. Nämlich 2,1 Teile Sauerstoff zu einem Teil Stickstoff.
Allerdings hängt der Sauerstoffgehalt von Wasser auch stark von der Temperatur des Wassers ab. Je kälter das Wasser, desto mehr Sauerstoff löst sich darin.

Löslichkeit von Sauerstoff in Wasser
Temperatur (°C) Gasmenge (mg/l)
0 14,16
10 10,92
20 8,84
30 7,53
40 6,59

Das ist auch der Grund, warum man z.B. keine Karpfen in sehr kalten Gewässern findet. Verschiedene Fischarten benötigen eine verschiedene Menge an in Wasser gelöstem Sauerstoff. Karpfen findet man also nur in wärmeren Gewässern, in denen der Sauerstoffgehalt nicht so hoch ist. Forellen hingegen bevorzugen kühlere Gewässer mit höherem Sauerstoffgehalt.
Allerdings löst sich auch Kohlendioxid in Wasser. Diese Tatsache ist in Bezug des Treibhauseffektes sehr wichtig. Durch ein hohes Vorkommen an Kohlendioxid in der Atmosphäre welches u. a. durch Verbrennungen und Autoabgase produziert wird, heizt sich die Atmosphäre auf. Doch auch die Löslichkeit von Kohlendioxid in Wasser ist temperaturabhängig. In kaltem Wasser löst sich mehr dieses Gases als in warmem.
Im Zuge der Erderwärmung erwärmt sich auch das Meerwasser, in dem Kohlendioxid gelöst ist und mit dessen Hilfe Schalentiere z.B. ihre Carbonatschalen aufbauen oder Algen und Wasserpflanzen Fotosynthese betreiben. Entweicht Kohlendioxid aus dem Meerwasser, da warmes Wasser nicht so viel Gas lösen kann, wie kaltes, gelangt es in die Atmosphäre, welche nun noch schneller aufgeheizt wird. Diese Problematik nennt man Autozyklus.


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Letzte Überarbeitung: 23. Januar 2007, Dagmar Wiechoczek