Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie


Tipp des Monats Juli 2021 (Tipp-Nr. 289)


Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten.


Naturwissenschaften an heißen Tagen

Rüdiger Blume

Es ist Sommer. Der Juni war abnorm heiß, und es verspricht wieder ein heißer Sommer zu werden. Was kann man bei dieser Hitze schon machen? Vielleicht kann man langweilige Corona-Tage oder auch die Ferien mit kleinen Experimenten verkürzen.

Es gibt verschiedene sommerliche Themen, die man aufgreifen kann. Da gibt es zum Beispiel die Erörterung der Entstehung von Gewittern, verbunden mit herrlichen Wolkenformationen – wie etwa diese fast schon beängstigend wirkende Ambosswolke.

Klick mich an!

Bild 1: Prächtige Ambosswolke über dem Teutoburger Wald
(Foto: Blume)

In diesem Zusammenhang erinnere man sich, dass Wassermoleküle permanente Dipole sind. Deshalb wird ein Wasserstrahl im elektrischen Feld abgelenkt. Klicke hier. Werden die in der rasch aufsteigenden Wolke bewegt, kann es zu Aufladungen der Atmosphäre kommen – Entladungen durch Blitze sind vorprogrammiert. Zum Thema Gewitter klicke hier.

Des Weiteren muss man an Bildung und Zerstörung von Ozon denken, die beide für unsere Gesundheit bedeutsam sind: Am Boden ist zu viel Ozon, in der Stratosphäre zu wenig davon. In diesem Zusammenhang ist interessant, wie Sonnen-Schutzcremes wirken – Stichwort: UV-Blocker.

Legt man Papier in die Sonne, so kann man das Vergilben von Papier und das Ausbleichen von Farben beobachten.

Im Mittelpunkt aller Diskussion um die Sommerhitze steht jedoch vor allem das Problem der Kühlung. Wie kann man die Umgebung kühlen? Das hat immer etwas mit Chemie oder Physik zu tun.

Zuerst fällt einem das Trinken ein. Man hat den Biergarten vor Augen und wünscht sich ein „kühles Blondes“. Dazu sei gesagt, dass warmer Tee eher hilft, den Durst zu löschen, als ein eiskaltes Getränk. Denn die Zufuhr von Kaltem signalisiert dem Körper, dass er seine Wärmeproduktion ankurbeln muss. Dann schwitzt man danach umso mehr. Alkohol trägt dazu bei.

Bei diesem Thema denkt man auch an die Vogeltränke, die man als Tierfreund im Garten oder auf dem Balkon stets gut und frisch aufgefüllt stehen haben sollte. Dass die Vögel nicht nur das Wasser trinken, sondern darin auch noch baden, soll dabei nicht weiter stören...

Klick mich an!

Bild 2: Vogeltränke in unserem Garten. Links Zaunkönig und Rotkehlchen, rechts Haussperling
(Fotos: Blume)

Unvermeidliche Folge großer Hitze ist das Schwitzen. Dahinter steckt eine kluge Erfindung der Natur: Zum Verdunsten des Schweißes ist nämlich viel Verdampfungswärme aufzuwenden – die wird der Haut entzogen, das fühlt sich kühl an. Wenn die Umgebungsluft allerdings schwül ist, also von vornherein eine höhere Luftfeuchtigkeit hat, nutzt das Schwitzen wenig.

Gut, dass es als natürliche Zugabe den Wind gibt. Der fördert die Verdunstung des Schweißes auch bei großer Luftfeuchtigkeit.

Und wenn es windstill ist (man spricht in Meteorologen-Kreisen von Kalme), nutzen wir den Hauch von Ventilatoren, mit dem wir quasi den Wind imitieren. Besonders stark ist dessen Kühlungseffekt, wenn man den Ventilator über eine Schicht mit Eiswürfeln blasen lässt.

Ähnlich wirkt auch ein kühles Wasserbad. Allerdings ist der Effekt, wenn man erhitzt in kaltes Wasser springt, gesundheitlich nicht unbedenklich – das kann zu einem Kälteschock führen.

Und hilft das ständige Auflassen der Kühlschrank-Tür? Das vermittelt zwar Wohlbefinden - allerdings nur, wenn man direkt davor steht. Da der Kühlschrank die Wärme nur von innen nach außen umverteilt und dazu noch sehr viel Energie verbraucht, von der ein Teil sogar noch in Wärme umgewandelt wird (gemäß dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik), steigt die Zimmertemperatur sogar noch an. Klicke dazu hier.

Wo wir gerade beim Kühlschrank sind: Manchmal stellt man eine Getränkeflasche in das Gefrierfach und vergisst sie dann. War die Flasche aus Glas, ist sie einige Zeit später zerplatzt.

Klick mich an!

Bild 3: Geplatzte Flasche im Eisfach
(Foto: Blume)

Grund: In der Flasche hat sich Eis gebildet, und da dabei das Wasservolumen um ca. 10 % zunimmt und sich die Eiskristalle in ihrem Wachstum nicht aufhalten lassen, haben sie die Flasche zum Platzen gebracht. Deshalb sollte man nur Kunststoffflaschen ins Gefrierfach legen. Zum ungefährlichen Versuch.

Wenn man jedoch Glück hat und die Flasche vorher herausnimmt, kann man beim Öffnen ab und zu beobachten, dass sich plötzlich Kristalle bilden.

Klick mich an!

Bild 4: Eiskristall-Bildung in unterkühltem Mineralwasser
(Foto: Blume)

Dann war die Flüssigkeit unterkühlt; man spricht von einem metastabilen Zustand. Das Phänomen kann man mit einer Sprudelflasche aus Kunststoff selbst erproben; klicke hier. Das ist übrigens ein Überraschungs-Experiment für langweilige Home-Schooling-Tage, das allerdings etwas Fingerspitzengefühl erfordert.

Weniger bekannt ist ein Trick, mit dem die Beduinen Kaltes Wasser in der Wüste gewinnen. Wie machen die das? Sie füllen das Wasser in nicht glasierte Tongefäße. Deren Wände lassen ständig Wasser durch und fühlen sich feucht an. Die Tonkrüge werden an ein schattiges Plätzchen in den Wind gestellt. Letzterer wirkt wie ein Ventilator: Das Wasser in der Gefäßwand verdunstet und entzieht dabei die Verdampfungswärme dem Topf und seinem Inhalt. Klicke hier. Und wie in heißen Gegenden Schornsteine konstruiert werden, die trotz der Außenhitze die heißen Ofen-Abgase ableiten, beschreiben wir hier.

Besonders gut kühlen Kältemischungen aus Salz und Eis. Erfunden haben das wohl die alten Römer. Zur Herstellung zerkleinert man Eiswürfel möglichst fein. Davon füllt man eine 2 - 3 cm dicke Schicht in eine Kunststoffschale; darüber streut man dann eine 1 cm dicke Schicht Billig-Salz (z. B. Spülmaschinen- oder auch Winter-Streusalz), darüber wieder Eis (usw.). Man rührt jeweils gut um. Bevor die Masse hart wird ("sintert"), steckt man ein Thermometer hinein und verfolgt, wie die Temperatur absinkt. Die erreichbare Temperatur liegt bei -21 °C. An der äußeren Gefäßwand bildet sich deutlich Raureif.

Bild 5: Kältemischung: Kurzes Anfassen ist erlaubt!
(Foto: Blume)

Bei diesen Temperaturen gefriert sogar Sahne. Die hat sogar Napoleon Bonaparte gern geschleckt. Hier haben wir noch mehr Rezepte für Kältemischungen.

Ein weiteres Thema für den Sommer sind die Insektenstiche. Das betrifft Mücken, Wespen und Bienen. Aber auch die Bisse von Bremsen und von Kriebelmücken sind nicht zu verachten. Bei heftigen allergischen Reaktionen hilft der Notruf 112. In jedem Fall sollte eine sofortige Kühlung der Stich- bzw. Bisswunde erfolgen. Auch hier helfen Wasserkühlung oder eine Eispackung – aber kaum die oft zitierte frische Zwiebelschnitte… Zu denken ist auch die Zecken!


Man sieht: Auch wenn es heiß ist, lässt sich viel Interessantes machen und beobachten!


Weitere Tipps des Monats


Diese Seite ist Teil eines großen Webseitenangebots mit weiteren Texten und Experimentiervorschriften auf Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie.
Letzte Überarbeitung: 30. Juni 2021, Fritz Meiners