Anregungen zum experimentellen Arbeiten · Tipps & Tricks • Beim Erhitzen die Reagenzglasöffnung von Personen weggerichtet halten. • Statt einer Glasplatte kann man einen mit

Fehling-Lab Schüler-Mitmachlabor und

Lehrerfortbildungszentrum Stuttgart 1

Anregungen zum experimentellen Arbeiten Zusammengestellt von Peter Dünschede, Stuttgart [email protected]

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Wärme verändert

• Das Thema ist sehr auf den Alltag der Schüler bezogen und kann deswegen auch schon in Klasse 5 eingesetzt werden

• Auch lassen sich hier bereits offene Unterrichtsansätze einsetzen.

• Alle „alten“ Fächer sind leicht zu beteiligen.

• Grundfertigkeiten naturwissenschaftlichen Arbeitens werden eingeführt und

vertieft.

• Starke Beteiligung aller MNT – Fächer

• Hier noch einmal die Kompetenzen und Inhalte die zum Ende der Klasse 6 vorhanden sein müssen:

1

1 Bildungsplan 2004



Schüler -Versuch

Wärmeleitung 1

Warum mache ich diesen Versuch?

Was passiert mit den Streichhölzern am Ende der Metalle?

Material

Brenner 3 Streichhölzer fertige Schülerversuchsvorrichtung mit drei verschiedenen Metallen an einem Ende und einem Griff

Skizze

Durchführung • 3 Streichhölzer auf die Enden der

unterschiedlichen Metalle in gleicher Entfernung von der Mitte legen.

• Mit rauschender Brennerflamme die Mitte der drei Metalle erhitzen.

Beobachtung

Ergebnis Erklärung

Tipps & Tricks

Achtung! Keine Streichholzköpfe verwenden! Diese können durch die Klasse fliegen. Immer ganze Streichhölzer nehmen.



Schüler -Versuch

Wärmeleitung 3


Wie gut leitet Wasser die Wärme?

Material

Brenner Reagenzglas Reagenzglashalter Eiswürfel (evtl. mit eingefrorenem Zwirnsfaden oder eingefrorener Mutter) Hammer, Tuch Schraubenmutter oder Nagel Glasplatte oder Glaskolben mit Wasser Schutzbrille

Skizze

Durchführung • Eiswürfel kommen in ein Reagenzglas mit

großem Durchmesser. • Es wird mit kaltem Wasser aufgefüllt, das

Wasser muss sich über dem Eis befinden. • Das Reagenzglas wird etwas oberhalb des

Eises gefasst. • Das Wasser soll mit rauschender

Brennerflamme erhitzt werden. • Zusätzlich hält man eine Glasplatte über die

Reagenzglasöffnung.

Beobachtung

Ergebnis Erklärung

Tipps & Tricks

• Beim Erhitzen die Reagenzglasöffnung von Personen weggerichtet halten. • Statt einer Glasplatte kann man einen mit kaltem Wasser gefüllten Kolben

verwenden.



Schüler -Versuch

Münzversuch


Wie verhalten sich Feststoffe bei Erwärmung ?

Material

1 Hammer 1 Holzbrettchen 1 große Münze 2 Nägel 1 Bunsenbrenner 1 Tiegelzange

Skizze

Durchführung • Schlage 2 Nägel so in das Holzbrettchen,

dass eine Münze (1€-Münze) zwischen ihnen gerade noch durchpasst.

• Erhitze das Geldstück in einer Gasflamme. • Versuche, die Münze noch einmal zwischen

den beiden Nägeln hindurch fallen zu lassen.

Beobachtung

Ergebnis Erklärung

Tipps & Tricks



Schüler -Versuch

Flaschenversuch


Wie heißt der Flaschengeist?

Material

1 Literflasche 1 Münze

Skizze

Durchführung • Befeuchte den Öffnungsrand einer gut

gekühlten, leeren Flasche. • Lege darauf eine Münze, so dass die

Flaschenöffnung dicht verschlossen ist. • Halte die Flasche mit beiden Händen fest.

Beobachtung

Ergebnis Erklärung

Tipps & Tricks



Schüler -Versuch

Flaschenthermometer


Wie verhalten sich Gase bei Erwärmung?

Material

1 Flasche oder 1 Erlenmeyerkolben 1 durchbohrter Stopfen 1 Glasrohr Lebensmittelfarbe

Skizze

Durchführung • Gieße etwas kaltes, gefärbtes Wasser in

eine Flasche, die mit einem durchbohrten Stopfen verschlossen werden kann.

• Schiebe ein Glasrohr so weit hindurch, bis

es in die Flüssigkeit ragt. • Lege deine Hand an die Flasche (Hände an

der Gasphase) und beobachte.

Beobachtung

Ergebnis Erklärung

Tipps & Tricks

Das Wasser in der Flasche lässt sich z.B. mit einer winzigen Menge Eosin (Tinte, Universalindikator...) färben. Nur eine geringe Wassermenge einfüllen!



Schüler -Versuch

Die Wunderspirale


Warum verhalten sich die beiden Spiralen unterschiedlich?

Material

Alufolie, Schreibpapier, Klebestift oder Zigarettenschachtelpapier Tiegelzange Schere Kerze Bleistift

Skizze

Durchführung • Das Schreibpapier mit Alufolie möglichst

faltenfrei beschichten oder Zigarettenschachtelpapier verwenden.

• Aus dem Papier ca. 1 cm breite Streifen schneiden und über den Bleistift zu zwei verschiedenen Spiralen drehen. Einmal ist das Papier und einmal ist die Alufolie außen.

• Die Spiralen können mit der Tiegelzange gehalten oder an Trinkhalmen befestigt werden

• Die Röllchen hintereinander in einigem Abstand über die Kerzenflamme halten.

Beobachtung

Ergebnis Erklärung

Tipps & Tricks



Schüler -Versuch

Brausegetränk


Wir stellen ein Brausegetränk her. Welche Rolle spielt dabei Wärme?

Material

Becherglas (100ml), hohe Form Thermometer (-20°C - +120°C) Pulverlöffel (Teelöffel) Glasstab Natriumhydrogencarbonat („Kaiser-Natron“) Citronensäure Zucker Reagenzglas Wasser

Skizze

Durchführung • Gib in das Becherglas ca. 40ml Wasser und

bestimme die Temperatur. • Fülle in ein Reagenzglas jeweils 1cm hoch

Zitronensäure, Natriumhydrogencarbonat und Zucker und mische gut durch (schütteln).

• Rühre nun das Pulvergemisch langsam und vorsichtig mit einem Glasstab ein und bestimme anschließend erneut die Temperatur.

Beobachtung

Ergebnis Erklärung

Tipps & Tricks



Schüler -Versuch

Eisen reagiert mit Schwefel


Was passiert beim Erhitzen eines Schwefel-Eisen-Gemisches?

Material

Eisenpulver Schwefel (Waage) Reibschale mit Pistill Brenner Reagenzglas und Reagenzglashalter Porzellanschale

Skizze

Durchführung

Beobachtung

Ergebnis Erklärung

Tipps & Tricks

2

1

S
F • Vermische 7g Eisenpulver mit 4g
Schwefelpulver in der Reibschale. • Fülle das Reagenzglas 3 cm hoch mit

dem Gemisch. • Erhitze das Reagenzglas kräftig in der

nicht leuchtenden Brennerflamme bis die Reaktion einsetzt, nimm dann das Reagenzglas aus der Flamme.

• Untersuche das erkaltete Reaktionsprodukt in der Porzellanschale (Aussehen, Zustand, Magnetismus, ...).

Das Reagenzglas ist nach dem Versuch nicht mehr verwendbar, nehmen Sie deshalb nicht die teuren. Das Reagenzglas kann unter einem Tuch gefahrlos zerstört werden.



Schüler -Versuch

Subjektives Temperaturempfinden der Haut


Wie empfinden wir Temperaturen? Eignen sich unsere Hände zur Temperaturmessung?

Material

3 Schüsseln (in die je eine Hand hineinpasst) Eiswasser Wasser von etwa 20°C Wasser von etwa 45°C evtl. Tauchsieder Thermometer Evtl. Lebensmittelfarbe rot und blau für das warme und kalte Wasser

Skizze

Durchführung

• Fülle die drei Schüsseln mit den versch. temperierten Wassern und stelle sie der Reihe nach auf.

• Tauche nun beide Hände gleichzeitig (ca. eine Minute) in das kalte und in das heiße Wasser. (1)

• Danach tauchst du beide Hände in die

Beobachtung

Ergebnis Erklärung

Tipps & Tricks

2 1

1
mittlere Schüssel. (die Hände sollten sich nicht berühren) (2)
• Überprüfe die Temperatur anschließend mit einem Thermometer.



Schüler -Versuch

Wärmedämmung bei Mensch und Tier


Welchen Zweck hat Kleidung / Fell?

Material

2 Bechergläser mit heißem Wasser 1 großes Becherglas Wolle, Fell, Styropor, Luft, Watte, .... 2 Thermometer 2 Stative mit Muffen und Klammern 2 Uhrgläser Uhr

Skizze

Durchführung

• Erstelle den Versuchsaufbau (siehe Skizze).

• Fülle die beiden Bechergläser mit je der gleichen Menge Wasser und versuche die Bechergläser etwas abzudecken.

• Miss in regelmäßigen Abständen (jede min) die Temperaturen und erstelle ein Diagramm.

• Wiederhole den Versuch mit anderen Materialien und versuche zu optimieren.

Beobachtung

Ergebnis Erklärung

Tipps & Tricks

Der Versuchsaufbau kann auch selbständig entwickelt werden und zu einem Wettbewerb in Bezug auf die beste Dämmung zwischen den Gruppen führen.

Vgl. Eisbärenfell



Schüler -Versuch

Vom Eis zum Wasserdampf – Erstellen eines Siedediagramms


Wie stellt sich der Temperaturverlauf dar, wenn man Eiswasser bis zum Sieden erhitzt?

Material

1 Becherglas 250 ml, hohe Form Eis, Wasser 1 Dreifuß 1 Keramikdrahtnetz 1 Brenner 1 Thermometer (-20°C - +120°C) 1 Uhr

Skizze

Durchführung • Gib das Eis mit etwas Wasser in das

Becherglas und bestimme die Temperatur. • Erhitze nun mit dem Brenner und notiere

nach jeder Minute die Temperatur. Die Messwerte sollten auch noch einige Minuten nach dem erreichen des Siedepunktes aufgenommen werden.

• Trage alle Messwerte in ein Zeit-Temperaturdiagramm ein.

Beobachtung

Ergebnis Erklärung

Tipps & Tricks

Das Vorratsgefäß des Thermometers sollte sich beim Ablesen stets im Zentrum der Flüssigkeit befinden.



Schüler -Versuch

Eichen eines Thermometers


Anwendung von theoretischem und verfahrenstechnischem Wissen

Material

Thermometer ohne Skala Bechergläser .....? Becherglas mit Wasser einerunbekannten Temperatur

Skizze

Durch

• ÜVk

Beobachtung

Ergebnis Erklärung

Tipps & Tricks

Arbeitsauftrag: 1. Plane schriftlich das Eichen des Leerthermometers. 2. Führe deine geplante Eichung durch und ändere sie gegebenenfalls ab. 3. Miss die Temperatur des Wassers im Becherglas, mit der vorgegebenen Temperatur

führung

berlege, wie du bekannte ergleichstemperaturen herstellen annst.



Literaturliste zum Thema Wärme: Lehrerbücher: • Werner Rentzsch: Experimente mit Spaß; Bd. 1 Wärme, Aulis-Verlag

• Volker Richter: Physik: Wärmelehre;Kopiervorlagen mit Lösungen, Auer-Verlag

Kinderbücher: • Hans Jürgen Press: Spiel, das Wissen schafft; Ravensburger Buchverlag 1995.

• Michael Allaby: Spannendes Wissen über Klima und Wetter; Reihe: Experimentieren

und Kapieren; Christian Verlag, München 2000.

• Judith Hann: Spannendes aus Wissenschaft und Technik, Reihe: Experimentieren

und Kapieren, Christian Verlag, München 1999.

Schulbücher: • Urknall, Bayern 5, Physik, Chemie, Biologie; Ernst Klett Schulbuchverlag, Leipzig

1997.

• Erlebnis Physik/Chemie 1, Niedersachsen, Schroedel Verlag, Hannover 1999.

• Erlebnis Biologie 1, Schroedel Verlag, Hannover 1999. (Tiere im Winter)

• Einblicke MNT 1 Ernst Klett Verlag Stuttgart 2004

• Erlebnis Natur & Co, Hannover 2004

Documents

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