Physik – Wärmelehre – Steigendes Wasser

Steigendes Wasser

Versuchsvideo (ohne Ton)

Übungen

Übung 1

Übung 2

Für Lehrkräfte

Unterrichtsthema	Thermische Ausdehnung
Klassenstufen	5 bis 8
Wer experimentiert?	Schülerinnen und Schüler im Unterricht in Partner- oder Gruppenarbeit/Lehrkräfte zur Demonstration
Ziele und Kompetenzen	Die Schülerinnen und Schüler können: die temperaturbedingte Ausdehnung von Flüssigkeiten beschreiben. ein einfaches Teilchenmodell zur Erklärung der Wärmeausdehnung nutzen.

Vorausgesetzte Kompetenzen

keine

Materialliste

je Versuchsgruppe:

• 2 Bechergläser, 400 ml
• Erlenmeyerkolben, 100 ml
• Färbemittel, rot
• Glasrohr, gerade, 200 mm
• Gummistopfen, 24/19 mm, mit 1 Bohrung
• Haftmarker
• Schutzhandschuhe

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Hinweise zur Vorbereitung

Das Stecken des Glasrohrs in den Stopfen ist leider unfallträchtig. Glasrohr und Stopfen sollten deshalb – wie im Video – vor dem Unterricht vorbereitet sein. Ein Tropfen Silikonöl erleichtert das Zusammenstecken. Tragen Sie dabei am besten Schutzhandschuhe.

Zum Einfärben können Sie auch Tinte, Lebensmittelfarbe oder einen Teebeutel mit Früchtetee verwenden. Zum Bereitstellen des heißen Wassers bietet sich ein Wasserkocher an. Am besten eignen sich Modelle, bei denen eine bestimmte Temperatur vorab eingestellt werden kann.

Alternativ kann bei der Durchführung des Versuchs als Experiment für Schülerinnen und Schüler in geeigneten Lerngruppen eine Heizplatte als Wärmequelle eingesetzt werden. Der Erlenmeyerkolben wird mit Wasser gefüllt, mit Stopfen und Glasrohr versehen und auf die Heizplatte gestellt. Über die zentrale Stromversorgung können Sie das Ein- und Ausschalten der Heizplatten regeln. Auf die Verwendung eines Färbemittels kann dann verzichtet werden. Auch Schutzhandschuhe sind in diesem Fall nicht erforderlich.

Hinweise zur Durchführung im Unterricht

Der Versuch beginnt üblicherweise mit der Fragestellung und dem Formulieren von Vermutungen. Das Experiment kann als Demonstrationsexperiment oder als Schülerexperiment realisiert werden. Bei Einsatz von Heizplatten ist darauf zu achten, dass Sie erst nach dem kompletten Aufbau aller Experimentieranordungen (Erlenmeyerkolben mit Flüssigkeit und mit Glasrohr im Stopfen auf der Heizplatte) den Strom für die Heizplatten zentral einschalten. Erfahrungsgemäß sollten Sie auch vorher prüfen, ob die Erlenmeyerkolben auf der Unterseite trocken sind. Nach Abschluss der Beobachtungen schalten Sie die Stromversorgung zentral ab. Die Schülerinnen und Schüler lassen die Versuchsanordnung abkühlen.

Hinweise zur Auswertung

Die Ergebnissicherung erfolgt mit der Bearbeitung des Protokolls. Die Beschreibung und Erklärung des Versuchs erfolgt mit dem Teilchenmodell. Die Ausführungen zu Modellen können vom Experiment „Wird eine Eisenkugel durch Erwärmen größer?“ genutzt werden.

Die Veranschaulichung erfolgt mit dem Zeichnen von Teilchen vor und nach dem Erwärmen (siehe Arbeitsblatt und Hilfeblatt). Passend zum Versuch können Sie auf Anwendungen zu diesem Phänomen eingehen (siehe Projektidee unten). Das Versuchsvideo „Steigendes Wasser“ kann ebenfalls der Auswertung bzw. Zusammenfassung dienen.

Downloads

(jeweils editierbare Worddateien)

Weiteres

Projektidee „Ausdehnungsgefäße für Heizanlagen“: Die Schülerinnen und Schüler recherchieren online Informationen zum Aufbau und zur Funktionsweise der Ausdehnungsgefäße.  

Autor: Dr. Dietmar Karau