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.