Wenn es etwas gibt, was meine Kinder begeistert, dann sind es Experimente jeder Art. Sie haben tausend Fragen – und am besten lernt man ja bekanntlich durch Ausprobieren und Selbsterfahren. Genauso gerne planschen sie mit Wasser. Wir haben also das schlechte Winterwetter dafür genutzt, den Nachmittag mit Wasserexperimenten im Haus zu verbringen. Das hat nicht nur Spaß gebracht, wir wissen nun auch, was Kapillarkraft ist, wie das mit dem Wasserdruck ist und was Oberflächenspannung bedeutet. Diese drei Experimente mit Wasser sind ganz leicht nachzumachen – alles, was Ihr dafür benötigt, habt Ihr höchstwahrscheinlich im Haus – Ihr könnt also gleich loslegen und braucht weder einen teuren Experimentierkasten noch Spezialequipment!
Kapillarkraft sichtbar machen
Dieses Experiment kann man sehr schön als Rätselaufgabe verpacken: Stellt ein volles Glas Wasser neben ein leeres Glas Wasser. Die Aufgabe: Das Wasser soll ins das andere Glas gelangen, aber ohne dass die Gläser bewegt werden! Hilfsmittel: eine Rolle Küchenpapier.
Der Trick: Aus einigen Stücken Küchenpapier eine Art Seil drehen, sie also ineinander verdrehen, bis es lang genug ist und von einem Glas ins andere reicht. Das eine Ende hängt also am Boden des vollen Glases, das andere im leeren Glas.
Was passiert: Nach einiger Zeit werdet Ihr beobachten, wie das Wasser am Papier hochsteigt und dann Tropfen für Tropfen ins leere Glas tropft.
Wieso das funktioniert: Das Küchenpapier hat zwischen den Papierfasern winzige Hohlräume. In diese dringt das Wasser ein und steigt hoch. Das ist der Kapillareffekt, der dafür sorgt, dass das Wasser von einem Ende des Papiers ins andere Ende wandert und dann ins leere Glas tropft.
Wasserdruck erforschen
Von U-Booten wissen meine Jungs, dass mit steigender Wassertiefe auch der Wasserdruck zunimmt. Den Effekt kann man mit einem ganz einfachen und im Sommer auch sehr erfrischenden Experiment sichtbar machen. Wenn man das Experiment im Haus macht, sollt man es vielleicht besser in der Dusche machen!
Das braucht Ihr: eine leere Plastikflasche mit Deckel, Reißnägel.
Und so geht es: Füllt die Flasche bis ganz oben mit Wasser und macht sie zu. Nun werden die Reißnägel an unterschiedlichen Stellen in die Flasche gedrückt, so viele, wie Ihr lustig seid. Möglichst gleichzeitig werden sie dann entfernt – und schwupps spritzt Wasser aus den Löchern! Das ist der Wasserdruck, der damit sichtbar gemacht wurde. Eine klasse Erfrischung im Sommer! Aber bevor Ihr Euch gegenseitig nass spritzt, lohnt sich ein genauerer Blick: Denn Ihr werdet feststellen, dass das Wasser weiter unten in der Flasche stärker spritzt und die Spritzintensität weiter oben immer weiter abnimmt.
Woran es liegt: Das Experiment macht sehr anschaulich sichtbar, wie der Wasserdruck mit zunehmender Wassertiefe zunimmt. Der Grund: Je mehr Wasserteilchen übereinander sind, desto größer wird der Druck auf die unteren Wasserteilchen. Man sagt auch „der Druck steigt mit zunehmender Wassersäule“.
Oberflächenspannung sichtbar machen
Einen Hügel aus Wasser machen? Das geht! Man muss nur ganz vorsichtig sein. Dieses Experiment macht die Oberflächenspannung des Wassers sichtbar. Was Ihr dafür benötigt: eine Münze, einen Teelöffel oder besser noch eine Pipette (man kann zb von einer leeren Nasentropfenflasche die Pipette nehmen!), Spülmittel.
Und so geht es: Als erstes legt ein Haushaltspapier oder Handtuch unter die Münze, wenn das Drumherum trocken bleiben soll! Nun tropft mit der Pipette oder dem Teelöffel vorsichtig Wasser auf die Münze. Immer weiter, ganz vorsichtig – bis sich ein großer Tropfen auf der Münze bildet, den man auch Wasserlinse nennt. Er läuft selbst dann nicht über den Rand der Münze, wenn er größer ist als die Münze! Macht es langsam Tropfen für Tropfen. Die Wasserlinse wirkt so, als wäre sie von einer Haut ummantelt. Doch irgendwann kommt der berühmte Tropfen zu viel und die Wasserlinse platzt! Oder aber: Ihr taucht Eure Fingerkuppe in Spülmittel und berührt damit die Wasserlinse. Schwupps -zerplatzt sie und das Wasser fließt von der Münze runter.
Deshalb ist das so: Wasser besteht aus kleinen Molekülen, die sich anziehen. Da jedes Molekül gleichstark anzieht, gleichen sich die Kräfte aus. Aber um den Wassertropfen sind Luftmoleküle – die eine andere Anziehungskraft haben. Die Wassermoleküle an der oberen Molekülschicht des Wassertropfen können also ihre Anziehungskraft nicht ausgleichen, sondern werden nach innen gezogen und bilden eine gewölbte Wasseroberfläche. Das ist auch der Grund, weshalb Wassertropfen immer eine Kugelform bilden, denn jeder Tropfen hat durch die unterschiedliche Anziehungskraft von Wasser- und Luftmolekülen das Bestreben, eine möglichst kleine Oberfläche zu bekommen, alle äußeren Moleküle werden nach innen gezogen. Eine Kugel hat die kleinste Oberfläche bei größtem Volumen – erinnert Ihr Euch an Euren Geometrieunterricht? Das Spülmittel bewirkt, dass die Oberflächenspannung zerstört wird: Die Spülmittel-Moleküle schieben sich nämlich zwischen die Wassermoleküle.
Viel Spaß bei den Wasser-Experimenten, die wirklich ganz einfach sind, aber riesigen Spaß machen! Habt Ihr Lust auf ein weiteres Experiment: Dann bastelt doch diesen Vulkan mit Backpulver und Essig. Oder baut diese Raketen mit Vitamin-C-Brausetabletten!
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