FNR, Freelens TV
Video des Experiments
In Anbetracht der Gefahrenhinweise (s.u.) sollte dieses Experiment in Anwesenheit eines Erwachsenen durchgeführt werden.
Durchführung
Schneide den Korken so zu, dass er etwas kürzer als das Fahrradventil ist, dann bohre ein Loch hinein und drücke das Fahrradventil dadurch. Fülle etwas Spiritus in die Flasche und verteile ihn durch Drehen an den Flaschenwänden. Steck den Korken auf und pumpe Luft in die Flasche (halte dabei den Korken fest), dann entferne den Korken und staune.
Gasförmiger Spiritus wird wieder flüssig
Unorganische Stoffe sind entweder fest, flüssig oder gasförmig. Sie können von einem Zustand in den andern übergehen, z. B. wenn sie erwärmt oder abgekühlt werden. Auch beim Verdunsten einer Flüssigkeit, geht der Stoff vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über.
Im Gegensatz zu Wasser verdunstet Spiritus sehr schnell und ist dann nicht mehr sichtbar. Im Experiment wird dieser gasförmige Spiritus wieder flüssig und zwar in Form von unzähligen feinsten Tröpfchen. Sichtbar wird eine weiße Wolke!
Warum wird gasförmiger Spiritus beim Öffnen der Flasche flüssig?
Weil der Druck schlagartig abnimmt! Dieser wurde nämlich vorher mit Hilfe der Fahrradpumpe vergrößert.
Warum wird gasförmiger Spiritus bei schlagartiger Druckabnahme flüssig?
Weil die Luft mit dem verdampften Spiritus schlagartig abkühlt!
Es bleibt die Frage: Warum wird der gasförmige Spiritus bei Temperaturabnahme flüssig?
Weil kühle Luft nicht so viel Spiritus lösen kann wie warme Luft. Der Überschuss muss weg: Flüssiger Spiritus entsteht. Man kann es mit der warmen feuchten Luft im Bad vergleichen, wenn viel geduscht wird. An den kälteren Stellen des Badezimmers (Spiegel, Wände, Fliesen, Wasserhähne) setzen sich dann auch kleinste Wassertröpfchen ab.
Prinzip
Wenn eine Flüssigkeit in Kontakt zu Luft steht, verdunstet sie, bis die Luft gesättigt ist. Die Gasteichen verteilen sich in der Luft, bis diese keine mehr aufnehmen kann. Wie viel Gasteilchen die Luft lösen kann, hängt von der Temperatur ab. Und zwar kann warme Luft eine größere Menge lösen als kühle Luft. Genauso ist es mit dem Zucker, der sich im Wasser auflöst, d.h., sich in kleinsten Teilchen im Wasser verteilt. Wenn man immer mehr Zucker ins Wasser gibt, stellt man fest, dass sich Zucker im Glas absetzt und nicht mehr vom Wasser gelöst werden kann. Die Zuckerlösung ist dann gesättigt. Auch hier hängt die Menge Zucker, die gelöst werden kann, von der Temperatur ab. Warmes Wasser löst mehr Zucker auf als kaltes.
Alltag
Festes Eis und flüssiges Wasser kennt jeder. Der gasförmige Wasserdampf ist weniger bekannt, da er genau wie die andern Bestandteile der Luft durchsichtig ist. Der sichtbare weiße Dampf, der aus dem Kochtopf aufsteigt, besteht - genau wie die Wolken - aus Milliarden kleinsten Wassertröpfchen. Es ist ein weit verbreitetes Missverständnis zu meinen, dieser sichtbare Dampf sei der Wasserdampf.
Bei schlagartigen Druckänderungen eines Gases ändert seine Temperatur – auch diesen Effekt kennst du möglicherweise aus dem Alltag. Wer hat nicht schon mal den Reifen eines Fahrrads mit Hilfe einer kleinen Fahrradpumpe aufgepumpt, und dabei bemerkt, dass die Pumpe sich erwärmt?
Gefahrenhinweis
Achtung Spiritus (Ethanol) ist leicht entzündlich! Brandgefahr!
Tipp
Der Druckabfall muss schlagartig geschehen, damit das Gas sich richtig abkühlt.
Autor: André Mousset (MNHN), Michèle Weber (FNR), Joseph Rodesch (FNR)
Video: Michèle Weber (FNR), Freelens TV
Musik: Jean-Paul Bertemes (FNR)
Infobox
Festes Eis und flüssiges Wasser kennt jeder. Der gasförmige Wasserdampf ist weniger bekannt, da er genau wie die andern Bestandteile der Luft durchsichtig ist. Der sichtbare weiße Dampf, der aus dem Kochtopf aufsteigt, besteht - genau wie die Wolken - aus Milliarden kleinsten Wassertröpfchen. Es ist ein weit verbreitetes Missverständnis zu meinen, dieser sichtbare Dampf sei der Wasserdampf.
Mit Spiritus verhält es sich genauso! Spiritus kann fest, flüssig oder gasförmig sein. Und gasförmiger Spiritus ist auch unsichtbar.
Bei schlagartigen Druckänderungen eines Gases ändert seine Temperatur.
Vermindert sich z. B. der Druck eines Gases schlagartig, so kühlt das Gas ab. Der Effekt ist nicht so geläufig, weil man im Alltag selten schnelle Druckveränderungen eines Gases beobachten kann.
Die umgekehrte Erscheinung, dass ein Gas sich bei Druckzunahme erwärmt, ist uns möglicherweise vertrauter. Wer hat nicht schon mal den Reifen eines Fahrrads mit Hilfe einer kleinen Fahrradpumpe aufgepumpt, und dabei bemerkt, dass die Pumpe sich erwärmt? Im Experiment haben die Kinder eine größere Pumpe benutzt und die Erwärmung nicht feststellen können.
Die Druckänderung muss schlagartig sein, damit das Gas keine Wärmeenergie mit seiner Umgebung austauschen kann.
Wie Wolken am Himmel enstehen und was sie uns übers Wetter verraten, erfahrt ihr hier.
