Anregungen zum experimentellen Arbeiten. Fehling-Lab. Zusammengestellt von Peter Dünschede, Stuttgart

Transkript

1 1 Anregungen zum experimentellen Arbeiten Zusammengestellt von Peter Dünschede, Stuttgart

2 2 Wärme verändert Das Thema ist sehr auf den Alltag der 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

3 3 Wärmeleitung 1 Was passiert mit den Streichhölzern am Ende der Metalle? Brenner 3 Streichhölzer fertige versuchsvorrichtung mit drei verschiedenen Metallen an einem Ende und einem Griff 3 Streichhölzer auf die Enden der unterschiedlichen Metalle in gleicher Entfernung von der Mitte legen. Mit rauschender Brennerflamme die Mitte der drei Metalle erhitzen. Achtung! Keine Streichholzköpfe verwenden! Diese können durch die Klasse fliegen. Immer ganze Streichhölzer nehmen.

4 4 Wärmeleitung 3 Wie gut leitet Wasser die Wärme? Brenner Reagenzglas Reagenzglashalter Eiswürfel (evtl. mit eingefrorenem Zwirnsfaden oder eingefrorener Mutter) Hammer, Tuch Schraubenmutter oder Nagel Glasplatte oder Glaskolben mit Wasser Schutzbrille 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. Beim Erhitzen die Reagenzglasöffnung von Personen weggerichtet halten. Statt einer Glasplatte kann man einen mit kaltem Wasser gefüllten Kolben verwenden.

5 5 Münzversuch Wie verhalten sich Feststoffe bei Erwärmung? 1 Hammer 1 Holzbrettchen 1 große Münze 2 Nägel 1 Bunsenbrenner 1 Tiegelzange 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.

6 6 Flaschenversuch Wie heißt der Flaschengeist? 1 Literflasche 1 Münze 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.

7 7 Flaschenthermometer Wie verhalten sich Gase bei Erwärmung? 1 Flasche oder 1 Erlenmeyerkolben 1 durchbohrter Stopfen 1 Glasrohr Lebensmittelfarbe 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. Das Wasser in der Flasche lässt sich z.b. mit einer winzigen Menge Eosin (Tinte, Universalindikator...) färben. Nur eine geringe Wassermenge einfüllen!

8 8 Die Wunderspirale Warum verhalten sich die beiden Spiralen unterschiedlich? Alufolie, Schreibpapier, Klebestift oder Zigarettenschachtelpapier Tiegelzange Schere Kerze Bleistift 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.

9 9 Brausegetränk Wir stellen ein Brausegetränk her. Welche Rolle spielt dabei Wärme? Becherglas (100ml), hohe Form Thermometer (-20 C C) Pulverlöffel (Teelöffel) Glasstab Natriumhydrogencarbonat ( Kaiser-Natron ) Citronensäure Zucker Reagenzglas Wasser 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.

10 10 Eisen reagiert mit Schwefel Was passiert beim Erhitzen eines Schwefel-Eisen-Gemisches? Eisenpulver Schwefel (Waage) Reibschale mit Pistill Brenner Reagenzglas und Reagenzglashalter Porzellanschale 1 F 2 S 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.

11 11 Subjektives Temperaturempfinden der Haut Wie empfinden wir Temperaturen? Eignen sich unsere Hände zur Temperaturmessung? 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 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 mittlere Schüssel. (die Hände sollten sich nicht berühren) (2) Überprüfe die Temperatur anschließend mit einem Thermometer.

12 12 Wärmedämmung bei Mensch und Tier Welchen Zweck hat Kleidung / Fell? 2 Bechergläser mit heißem Wasser 1 großes Becherglas Wolle, Fell, Styropor, Luft, Watte,... 2 Thermometer 2 Stative mit Muffen und Klammern 2 Uhrgläser Uhr Erstelle den Versuchsaufbau (siehe ). 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 ien und versuche zu optimieren. Der Versuchsaufbau kann auch selbständig entwickelt werden und zu einem Wettbewerb in Bezug auf die beste Dämmung zwischen den Gruppen führen. Vgl. Eisbärenfell

13 13 Vom Eis zum Wasserdampf Erstellen eines Siedediagramms Wie stellt sich der Temperaturverlauf dar, wenn man Eiswasser bis zum Sieden erhitzt? 1 Becherglas 250 ml, hohe Form Eis, Wasser 1 Dreifuß 1 Keramikdrahtnetz 1 Brenner 1 Thermometer (-20 C C) 1 Uhr 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. Das Vorratsgefäß des Thermometers sollte sich beim Ablesen stets im Zentrum der Flüssigkeit befinden.

14 14 Eichen eines Thermometers Anwendung von theoretischem und verfahrenstechnischem Wissen Thermometer ohne Skala Bechergläser...? Becherglas mit Wasser einer unbekannten Temperatur 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 Überlege, wie du bekannte Vergleichstemperaturen herstellen kannst.

15 15 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 Michael Allaby: Spannendes Wissen über Klima und Wetter; Reihe: Experimentieren und Kapieren; Christian Verlag, München Judith Hann: Spannendes aus Wissenschaft und Technik, Reihe: Experimentieren und Kapieren, Christian Verlag, München Schulbücher: Urknall, Bayern 5, Physik, Chemie, Biologie; Ernst Klett Schulbuchverlag, Leipzig Erlebnis Physik/Chemie 1, Niedersachsen, Schroedel Verlag, Hannover Erlebnis Biologie 1, Schroedel Verlag, Hannover (Tiere im Winter) Einblicke MNT 1 Ernst Klett Verlag Stuttgart 2004 Erlebnis Natur & Co, Hannover 2004