Wettbewerbsbeitrag von Alexander Schmitt, 5a

Transkript

1 Wettbewerbsbeitrag von Alexander Schmitt, 5a Aufgabe /09 Baue ein Raketenboot, das mit einer Brausetablette betankt wird. Versuche, möglichst einfachste Materialien zu verwenden, z.b. eine Filmdose. Fange das entstehende Gas jeweils mit einem umgedrehten, wassergefüllten Glas in einer Plastikschüssel auf. - Wie viel Gas wird von einer Tablette freigesetzt? - Wie viel Gas wird von zwei Tabletten freigesetzt? - Macht die Wassertemperatur einen Unterschied aus, arbeite bei verschiedenen Temperaturen. - Wie lange dauert der Auflösevorgang bei verschiedenen Temperaturen oder wenn du die Brausetablette vorher zerkleinerst? Dein Versuchsbericht: Beschreibe den Bau und die Funktionsweise deines Bootes. Wie weit fährt es mit einer Tablette? Ergänze deine Beschreibung durch Fotos und Zeichnungen. Beschreibe den Aufbau und die Durchführung der anderen Versuche sowie die Beobachtungen und Messungen, die du gemacht hast. Schülerinnen und Schüler der Klassen 5 und 6 haben damit die Aufgabe erfüllt. Zusätzlich für Klasse 7-10: Stelle eine Tabelle mit den Bestandteilen von Brausetabletten zusammen. Überprüfe durch weitere Versuche, welche Stoffe für die Gasentwicklung verantwortlich sind. Protokolliere die Versuche und die Ergebnisse. Hinweis: Nicht alle Inhaltsstoffe sind immer angegeben. Vergleiche mehrere Produkte und informiere dich weiter.

2 Alexander Schmitt, 5a, Hansa-Gymnasium mit seinem Brausetablettenboot Experiment 1 Experiment 1: Wie schnell lösen sich Brausetabletten unter verschiedenen Bedingungen auf? Experiment 2 Wie viel Gas setzt eine aufgelöste Brausetablette bei unterschiedlichen Bedingungen frei? Experiment 3 Setzen unterschiedliche Brausetabletten unterschiedlich viel Gas frei? Experiment 4 Wie schnell lösen sich die beiden unterschiedlichen Brausetabletten auf? Raketenboot 1 Das Boot: eine leere Filmdose mit Klebeband unter einer Quarkpackung befestigt Raketenboot 2 Überlegung: Das Boot kann weiter fahren, wenn das Gas das Boot langsamer antreibt

3 Experiment 1 Aufgabenstellung Wie schnell lösen sich eine ganze Brausetablette und eine zerkleinerte Brausetablette auf? Wie schnell lösen sich eine ganze Brausetablette und eine zerkleinerte Brausetablette bei einer höheren Temperatur auf? Benötigte Materialien: Brausetabletten (Multivitamin Das gesunde Plus von dm), Wasser, 2 gleiche Gläser, Stoppuhr, Messbecher, Schüssel, Thermometer Versuchsaufbau Versuchsdurchführung 1 Ich habe 200 ml kaltes Wasser aus dem Wasserhahn mit dem Messbecher abgemessen und die Temperatur gemessen und aufgeschrieben. Danach habe ich das Wasser in das Glas gefüllt. In die eine Hand habe ich die ganze Brausetablette genommen und mit der anderen habe ich den Start Knopf der Stoppuhr gedrückt als ich die Tablette in das Glas gegeben habe. Jetzt habe ich gewartet bis sich die ganze Tablette aufgelöst hat. Es hat gesprudelt und es sind Luftblasen aufgestiegen wie bei Kohlensäure in Mineralwasser. Erst war die Tablette am Boden und zum Schluss sind kleine Klumpen nach oben gekommen die sich dann ganz aufgelöst haben. Als der letzte Klumpen sich aufgelöst hatte habe ich die Stopp Taste gedrückt und die gebrauchte Zeit abgelesen und aufgeschrieben. Dann habe ich das Glas ausgetrunken. Danach habe ich den gleichen Versuch noch einmal mit dem zweiten Glas gemacht. Ich habe jetzt aber die Tablette vorher mit der Hand zerkleinert und in eine Schüssel gefüllt. Als ich die zerkleinerte Tablette in das Glas mit Wasser gegeben habe sind alle Klumpen sofort nach oben geschwommen. Ich habe wieder die Zeit mit der Stoppuhr gemessen, aufgeschrieben und anschließend das Glas ausgetrunken.

4 Messung ml Wasser, Temperatur 20 C Gebrauchte Zeit Ganze Brausetablette Zerkleinerte Brausetablette 1 min 51 sec 1 min 18 sec Der Geschmack war lecker, bei der zerkleinerten Tablette aber intensiver. Ergebnis 1 Wenn die Tablette zerkleinert ist, löst sie sich schneller auf. Je kleiner die Brösel desto schneller geht es, da das Wasser nur viele kleine Brösel auflösen muss und nicht ein großes Teil. Das Wasser hat Kontakt zu mehr Teilen der Tablette. Versuchsdurchführung 2 Ich habe 200 ml heißes Wasser aus dem Wasserhahn mit dem Messbecher abgemessen und die Temperatur gemessen und aufgeschrieben. Danach habe ich das Wasser in das Glas gefüllt. In die eine Hand habe ich die ganze Brausetablette genommen und mit der anderen habe ich den Start Knopf der Stoppuhr gedrückt als ich die Tablette in das Glas gegeben habe. Jetzt habe ich gewartet bis sich die ganze Tablette aufgelöst hat. Es hat viel mehr gesprudelt also ist auch mehr Gas entstanden als beim ersten Experiment. Erst war die Tablette wieder am Boden und zum Schluss sind kleine Klumpen nach oben gekommen die sich dann ganz aufgelöst haben. Als der letzte Klumpen sich aufgelöst hatte habe ich die Stopp Taste gedrückt und die gebrauchte Zeit abgelesen und aufgeschrieben. Dann habe ich den Mix vorsichtig probiert. Danach habe ich den gleichen Versuch noch einmal mit dem zweiten Glas gemacht. Ich habe jetzt aber die Tablette vorher mit der Hand zerkleinert und in eine Schüssel gefüllt. Als ich die zerkleinerte Tablette in das Glas mit Wasser gegeben habe sind alle Klumpen sofort nach oben geschwommen und es hat noch viel mehr geschäumt. Ich habe wieder die Zeit mit der Stoppuhr gemessen, aufgeschrieben. Probiert habe ich das Getränk jetzt nicht.

5 Messung ml Wasser, Temperatur 39 Grad Celsius Gebrauchte Zeit Ganze Brausetablette Zerkleinerte Brausetablette 39 sec 25 sec Der Geschmack war ekelig. Ergebnis 2 Bei höherer Temperatur löst sich die ganze Brausetablette viel schneller auf. Wenn die Tablette zerkleinert ist, löst sie sich noch schneller auf und es schäumt am meisten bei der höheren Temperatur.

6 Experiment 2 Aufgabenstellung Wie viel Gas wird durch eine Tablette freigesetzt? Wie viel Gas wird von zwei Tabletten freigesetzt? Wie viel Gas wird bei höherer Temperatur freigesetzt? Benötigte Materialien Brausetabletten (Multivitamin Das gesunde Plus von dm), Brausetabletten (Multivitamin Plus von dm) Wasser, 1 Glas, 1 große Schüssel, Messbecher, Edding, Thermometer Versuchsaufbau Ich habe kaltes Wasser aus dem Wasserhahn in die große Schüssel gefüllt und das Glas waagerecht auf den Boden gelegt. Dann habe ich noch so viel Wasser in die Schüssel gegeben das das Glas ganz mit Wasser voll ist und auch ganz mit Wasser bedeckt ist. Dann habe ich das Glas unter Wasser mit der Öffnung nach unten senkrecht hingestellt. Im ganzen Glas war Wasser. Nun habe ich das Glas wieder hingelegt so dass die Öffnung ein wenig aus dem Wasser schaute, habe schnell die Tablette reingesteckt und das Glas senkrecht mit der Öffnung nach unten auf den Boden gestellt. Es fing an in dem Glas zu sprudeln als sich die Tablette aufgelöst hat und das Wasser aus dem Glas lief in die Schüssel wo sich das Wasser auch orange färbte. Im Glas entstand Luft (Gas). Ich habe als sich die ganze Tablette aufgelöst hatte mit dem Edding am Glas markiert wie viel Luft sich gebildet hat.

7 Dann habe ich das Glas aus der Schüssel genommen. Zuerst blieb die Luft im Glas aber als ich es ganz aus dem Wasser zog machte es plopp und die restliche Flüssigkeit lief auch in die Schüssel. Ich hatte in einen Messbecher 300 ml Wasser gefüllt und habe nun so viel Wasser in das Glas gefüllt bis ich die Markierung erreicht habe, dann habe ich abgelesen wie viel Wasser noch im Messbecher war. Das gleiche habe ich mit zwei Brausetabletten wiederholt und mit einer und zwei Tabletten bei höherer Temperatur. Messung 1 Temperatur Messbecher vorher Messbecher nachher Entstandene Menge Gas 1 Tablette 18 Celsius 300 ml 250 ml 50 ml 2 Tabletten 18 Celsius 300 ml 120 ml 180 ml 1 Tablette 39 Celsius 300 ml 50 ml 250 ml 2 Tabletten 39 Celsius * *Konnte ich nicht messen da das ganze Glas mit Gas gefüllt war und Luftblasen aufgestiegen sind. Es machte auch nicht mehr plopp als ich das Glas aus der Schüssel hochgehoben habe. Ergebnis Das entstehende Gas verdrängt das Wasser aus dem Glas. Das Gas wird dabei im Glas aufgefangen. Mit zwei Tabletten entsteht viel mehr Gas als mit einer Tablette, sogar mehr als doppelt so viel. Am meisten Gas entsteht aber bei einer höheren Temperatur und noch mehr mit zwei Tabletten bei höherer Temperatur.

8 Experiment 3 Aufgabenstellung Wie viel Gas wird durch eine Tablette freigesetzt, wenn ich eine andere Sorte benutze? Benötigte Materialien Brausetabletten (Multivitamin Plus von dm und Omni VIT von Penny) Wasser, 1 Glas, 1 große Schüssel, Messbecher, Edding, Thermometer Versuchsaufbau und Durchführung Wie bei Experiment 2 Messung 1 Temperatur Messbecher vorher Messbecher nachher Entstandene Menge Gas 1 Tablette dm 18 Celsius 300 ml 250 ml 50 ml 1 Tablette Penny 18 Celsius 300 ml * *Konnte ich nicht messen da das ganze Glas mit Gas gefüllt war und Luftblasen aufgestiegen sind. Es machte auch nicht mehr plopp als ich das Glas aus der Schüssel hochgehoben habe. Ergebnis Die Tablette von Penny entwickelt mehr Gas als die von dm.

9 Experiment 4 Aufgabenstellung Wie schnell lösen sich die beiden unterschiedlichen Brausetabletten auf? Benötigte Materialien Brausetabletten (Multivitamin Plus von dm und Omni VIT von Penny) Wasser, 2 gleiche Glaeser, Stoppuhr, Messbecher, Schüssel, Thermometer, Küchenwaage Versuchsaufbau und Durchführung wie bei Experiment 1 Messung ml Wasser, Temperatur 20 C Gebrauchte Zeit Brausetablette dm Brausetablette Penny 1 min 51 sec 2 min 7 sec Ergebnis Die Tablette von Penny löst sich nur ein wenig langsamer als die von dm. Fragestellung Warum macht die Tablette von Penny mehr Gas, obwohl sie sich fast genauso schnell wie die von dm löst? 1. Angaben zur Zusammensetzung auf der Verpackung: Angaben pro Tablette dm, in mg Penny, in mg Vitamin C Niacin Vitamin E Pantothensäure 6 6 Vitamin B6 2 2 Vitamin B2 1,6 1,6 Vitamin B1 1,4 1,4 Folsäure 0,2 0,2 Biotin 0,15 0,15 Vitamin B12 0,001 0,001 Ergebnis

10 In den Angaben zur Zusammensetzung unterscheiden sich die beiden Tabletten nicht. 2. Angaben zu den Zutaten auf der Verpackung: dm Säuerungsmittel Citronensäure enthalten Penny enthalten Natriumhydrogencarbonat enthalten enthalten Inulin enthalten Sorbit enthalten Aromen enthalten enthalten Maltodextrin enthalten enthalten Stärke enthalten enthalten Rote Beete Pulver enthalten enthalten Vitamin C enthalten enthalten Süßstoff Natriumcyclamat enthalten Süßstoff Saccharin-Natrium enthalten Vitamin E enthalten enthalten Pantothensäure enthalten Pantothenat enthalten Farbstoff Riboflavin enthalten enthalten Vitamin B6 enthalten enthalten Vitamin B2 enthalten enthalten Vitamin B1 enthalten enthalten Folsäure enthalten enthalten Biotin enthalten enthalten Vitamin B12 enthalten enthalten Ergebnis In den Angaben zu den Zutaten unterscheiden sich die beiden Tabletten nur bei Inulin, Sorbit, Süßstoff und Phantothensäure. Ist das der Grund für die Gasentwicklung?

11 3. Gewicht der Tabletten dm Penny 4 g 6 g Ergebnis Die Tablette von Penny ist viel schwerer, löst sich aber genauso schnell, sprudelt mehr und entwickelt sicher mehr Gas. Der Teil der Zutaten der das Gas entwickelt ist bei Penny höher!

12 Raketenboot 1 Benötigtes Material 1 leere Quarkpackung, 1 leere Filmdose, 1 Knickstrohalm, Silikonmasse, Wasser, Brausetabletten, Zollstock Bau des Bootes Ich habe eine leere Filmdose mit Klebeband unter die Quarkpackung geklebt. Versuchsdurchführung Zuerst habe ich ein Waschbecken mit Wasser volllaufen lassen. Dann habe ich in die Filmdose bis 2 cm unter dem Rand mit Wasser gefüllt und die Brausetablette hinein getan und schnell die Dose mit dem Deckel verschlossen. Dann habe ich das Boot in das Wasser gelegt und etwas gewartet. Nach etwa 10 Sekunden ist der Deckel weggesprengt worden, es hat einen lauten Knall gegeben und das Boot ist vorwärts gefahren. Die Strecke habe ich abgeschätzt. Die restliche Brausetablette hat sich dann im Wasser aufgelöst. Hier sieht man die Wellen von der Fahrt Ergebnis Das Boot ist ungefähr 20 cm weit gefahren. Erklärung: Das entstehende Gas hat nicht genug Platz in der Filmdose und sprengt den Deckel ab. Der abfliegende Deckel verdrängt das Wasser hinter dem Boot und es schießt wie eine Rakete nach vorne = Raketenboot. Eigentlich müsste ich noch prüfen ob es bei höherer Wassertemperatur und mit mehreren Tabletten noch weiter nach vorne schießt aber dafür hatte ich nicht mehr genug Zeit.

13 Raketenboot 2 Benötigtes Material 1 leere Quarkpackung, 1 leere Filmdose, etwas Klebeband, Wasser, 1 Brausetablette, Zollstock Bau des Bootes Ich habe mir überlegt dass das Boot eigentlich weiter fahren kann, wenn das Gas das Boot langsamer antreibt. Die Filmdose mit der Brausetablette der Motor ist. Zuerst habe ich in die Filmdose und in die Quarkpackung mit einem sehr spitzen Bohrer ein Loch gebohrt. Dann habe ich die Filmdose mit Silikonmasse in die Quarkpackung geklebt und den Strohhalm durch das Loch gesteckt. Nun habe ich das ganze trocknen lassen. Anschließend habe ich den Strohhalm oben abgeschnitten das man die Filmdose wieder mit dem Deckel zumachen kann. Versuchsdurchführung Ich habe Brausetabletten zerbröselt und in die Filmdose gefüllt sonst hätte es nicht gepasst. Anschließend habe ich Wasser in die Filmdose bis unterhalb der Öffnung vom Strohhalm gefüllt und die Filmdose schnell zugemacht. Ich habe das Boot in das Wasser gesetzt und es ist sofort losgefahren. Es hat hinten aus dem Strohhalm sehr stark geblubbert. Das Boot ist gefahren bis sich die Tablette aufgelöst hatte und sich kein neues Gas mehr gebildet hat.

14 Ergebnis Mit einer Brausetablette ist das Boot ungefähr 60 cm. Man konnte es schlecht messen, da das Boot immer an den Rand gefahren ist. Erklärung: Das Boot kann fahren, da das entstandene Gas durch den Strohhalm entweichen kann und so das Boot antreibt. Es kann weiter fahren als mit dem Raketenantrieb 1. Für weitere Versuche hatte ich aber keine Zeit mehr. Fährt das Boot schneller und weiter wenn ich 2 Tabletten nehme oder wieder eine höhere Temperatur benutze Alexander Schmitt