2. Advent-Experiment: Eiswürfel im Wasserglas

Und schon ist der 2. Advent!





Die Temperaturen der letzten Woche waren schon recht eisig. Am 1. Dezember konnten die Kinder nicht nur gespannt das erste Türchen öffnen, auch der meterologische Winter hat begonnen.

Nach sternenklaren Nächten schimmerte morgens das Gras frostig weiss, die Luft war kalt und rein und die Autoscheiben trugen eine feste Eisschicht

Deshalb dreht es sich im heutigen Experiment um Eis und die Frage: Wie viel Platz braucht ein Eiswürfel in einem Glas Wasser?

Genauer gesagt:

Wenn Eiswürfel in einem Glas Wasser schmelzen, steigt dann der Wasserspiegel?

Um das herauszufinden, braucht Ihr folgendes:

• ein Glas Wasser
• Eiswürfel
• ein bisschen Geduld

Füllt ein Gals mit Wasser und Eiswürfeln so, dass es randvoll ist. Dann wartet bis die Eiswürfel geschmolzen sind. Damit das etwas schneller geht, könnt Ihr das Glas auch auf die Heizung stellen.

Was passiert?

Ihr seht, nachdem die Eiswürfel geschmolzen sind, ist das Glas immer noch randvoll, aber es ist nichts übergelaufen. Aber wo ist das Wasser aus den Eiswürfeln hin?

Wenn Wasser gefriert, dehnt es sich aus. Deshalb gibt es über den Winter auch so viele neue Straßenschäden: das Wasser dringt in kleine Risse im Asphalt, friert und dehnt sich aus. Die Fahrbahndecke wölbt sich. Taut es wieder, bleiben Hohlräume zurück, die durch ständiges Überfahren brechen.

Aber zurück zum Experiment:
Das gefrorene Wasser im Eiswürfel hat also ein größeres Volumen als füssiges. Das hat mit der geringeren Dichte von Eis gegenüber Wasser zu tun. Eis ist leichter als Wasser und schwimmt deshalb auch. Es ragt sogar ein Teil aus dem Wasser. Die Eiswürfel verdrängen somit einen bestimmten Teil des Wassers. Schmelzen die Eiswürfel, nehmen sie genau den Platz ein, den sie im gefrorenen Zustand verdrängt haben. Der Wasserspiegel bleibt also gleich.

Man könnte nun meinen, wieso sollte denn dann infolge des Klimawandels und durch das Schmelzen der Eisberge der Meeresspiegel steigen? Ist das alles Humbug? Nein, das meiste Eis befindet sich nämlich auf dem Festland Grönlands und der Antarktis. Es schwimmt nicht im Meer wie das Eis in der Arktis. Wenn das Festlandeis schmilzt, fließt es als Wasser ins Meer und dadurch steigt der Meeresspiegel an.

Also, habt einen schönen 2. Advent und macht lieber einen Spaziergang statt eine Autofahrt - das Eis soll bleiben.

Was ist Strom?

Copyright © 2016 Orell Füssli

"Mama, was ist Strom?", fragte mich Quirin. Er lag auf der Couch in seinem Zimmer und starrte in seine Deckenlampe.

Strom, oje, Physik ist nicht gerade mein Spezialgebiet. Wo ist eigentlich in solchen Situationen mein Mann...

"Im elektrischen Strom fließen kleine Teilchen, die elektrisch geladen sind und Elektronen heissen", erklärte ich. "In Deiner Lampe da oben fliesst der Strom durch einen dünnen Glühdraht aus besonderem Material. Er wird ganz heiss, schmilzt aber nicht. Der Draht beginnt zu glühen und es entsteht ein helles Licht."

"Und wie wird Strom gemacht?", bohrte mein Sohn weiter nach.

"Es gibt verschiedene Arten, Strom zu erzeugen. Ihr lest doch so gerne das Buch "Barbapapa im Winter". Da bekommt Barbakus exotische Vögel geschenkt, denen es bei ihm zu kalt ist. Deshalb versucht Barbakus mit seiner Familie auf verschiedene Arten, Wärme und Strom zu erzeugen", erklärte ich weiter.

"Stimmt, das hat auch Oma letztes Mal vorgelesen!", sagte Quirin.

"Es gibt verschiedene Kraftwerke, die Strom erzeugen. In Kohlekraftwerken wird Kohle verbrannt. Dabei entsteht Hitze, die wiederum Wasser erhitzt und verdampfen lässt. Der Wasserdampf treibt dann eine Turbine, eine Art Rad an. Die Drehbewegung der Turbine erzeugt in einem Generator Strom. Der Generator wandelt nämlich die mechanische Energie in elektrische, also Strom um. Allerdings entsteht bei der Verbrennung der Kohle das Treibhausgas Kohlendioxid, was für die Erde schädlich wird, wenn zu viel davon erzeugt wird. Es fördert nämlich den Klimawandel. Hatte ich Dir schon mal erklärt. Dann wird es auf der Erde wärmer und die Gletscher oder das Eis an den Polen beginnen zu schmelzen.

Außerdem gibt es Wasserkraftwerke. Dabei dreht sich ein Wasserrad oder eine Wasserturbine durch die Kraft von fließendem Wasser. Auch hier treibt die Turbine dann einen Generator an, der Strom erzeugt.

Bei Windrädern nutzt man die Energie des Windes. Der Wind lässt die Propeller drehen und treibt letztlich wieder einen Generator an.

Und auch die Sonne liefert Energie, die über Sonnenkollektoren in elektrischen Strom oder Wärme umgewandelt werden kann.

Und es gibt noch Atomkraftwerke. Im Prinzip funktionieren die wie Kohlekraftwerke, nur dass die Hitze zum Verdampfen des Wassers nicht durch Verbrennen von Kohle entsteht, sondern durch Spaltung von Atomen."

"Was sind Atome?, fragte mich Quirin.

Ich seufzte innerlich und fragte mich, warum solche Fragen eigentlich immer kurz vor dem Schlafengehen aufkommen.

"Atome sind klitzekleine Teilchen, die man mit den Augen nicht sehen kann. Aber alles besteht aus Atomen. Wasser, Luft, Dein Bett."

Quirin hielt sich mit großen Augen seine Hand dicht vors Gesicht. "Auch meine Hand?"

"Ja, auch Deine Hand."

"Und diese Atome werden dann nochmal gespalten, obwohl sie so klein sind?"

"Ja, genau. Dabei entsteht ganz viel Energie und Hitze, die man dann zur Stromerzeugung nutzen kann. Allerdings auch für Bomben. Leider. Außerdem entsteht in Atomkraftwerken giftiger Müll. Man weiss noch nicht wohin man den entsorgen soll, damit er niemandem schadet. Und es kann auch gefährlich sein, wenn etwa durch ein Erdbeben ein Atomkraftwerk kaputt geht. Dann kann das gefährliche Gift austreten und uns krank machen. Deswegen sind Papa und ich, und auch viele andere Menschen, gegen Atomkraft, sondern für Wind- und Sonnenenergie", führte ich weiter aus.

Jetzt waren wir schon in der Energiepolitik angelangt. Dabei wollte ich eigentlich nur Gute-Nacht sagen.

Quirin war einigermaßen entsetzt und meinte: "Aber wer hat denn so was Doofes erfunden? Wenn ich Chef wäre, würde ich diese Atomkraft nicht benutzen."

"Naja, ein ganz berühmter Wissenschaftler hat zur Atomenergie viele tolle Sachen erforscht. Er hieß Albert Einstein und er wollte mit seinen Erfindungen eigentlich auch gar keine Bomben bauen oder die Menschen gefährden", sagt ich. "Aber jetzt ist mal gut mit Strom und Atom. Du musst jetzt endlich mal ins Bett und schlafen. Es ist schon wieder viel zu spät geworden."

"Ach, Mama. Das ist aber so spannend."

Endlich kuschelte sich Quirin in sein Bett. Doch dann setzte er sich wieder auf: "Und warum müssen wir eigentlich schlafen?"

"Das erklär ich Dir morgen. Und jetzt Licht aus!"

Was ein Teddybär mit dem Klimawandel zu tun hat...

Es war Bettgehzeit und noch einmal suchte ich nach dem Teddybären meines Sohnes Quirin. Sein Bärli war schon eine Weile verschwunden. Ich schaute hinter den Sitzsack und in die Verkleidungskiste zwischen Cowboyhut und Feuerwehrhelm.

Hast Du ihn?
 

Nein, leider nicht. Wir suchen am Wochenende ganz gründlich überall.
 

Mama, kann man eigentlich zweimal geboren werden?

Wie jetzt? Den Zusammenhang verstand ich nicht.

Wie meinst du das, zweimal?

Also, nochmal - als etwas anderes, wenn man tot ist. Als Tier, als Bär zum Beispiel, oder als Kuh.

Naja, es gibt Menschen, die glauben, dass man als Tier oder Pflanze wiedergeboren wird. Viele Menschen in Indien glauben daran. Dort sind Kühe übrigens heilig und dürfen mitten auf der Straße liegen. Wie kommst du darauf, hattet Ihr das heute in Ethik in der Schule?

Nein, hab ich mir überlegt. Cool, dann könnte ich ja als Stein wiedergeboren werden. Dann wachse ich und werde immer grösser und grösser.

Quirin deutete mit seinen Händen ein immer grösser werdendes Gebilde an. Er war sichtlich begeistert von der Wiedergeburt als Stein.

Naja, sagt ich, ein Stein kann ja nicht wachsen.

Ok, dann als Gletscher, die wachsen doch.

Stimmt, sagte ich, allerdings schrumpfen im Moment die Gletscher eher, als dass sie wachsen.

Warum?

Wegen des Klimawandels.

Quirins Augen waren gross geworden und schauten mich wissbegierig an.

Mama, was ist Klimawandel?
 

Oh Mann. Klimawandel statt Gutenachtgeschichte. Also gut.

Wenn die Sonne auf die Erde scheint, treffen die Sonnenstrahlen auf die Erdoberfläche. Die meisten Strahlen werden dann wieder ins Weltall zurückgeworfen. Manche aber bleiben in der Luftschicht um die Erde herum hängen und die Erde erwärmt sich. Das nennt man Treibhauseffekt. Wenn aber mehr bestimmte Gase, sogenannte Treibhausgase in der Luft sind, bleiben immer mehr Sonnenstrahlen dort hängen. Auf der Erde wird es dadurch noch wärmer und unsere Gletscher schmelzen ganz langsam. Genauso wie das Eis an den Polen. So wird auch der Lebensraum für die Tiere wie die Eisbären kleiner. Andere Tiere können sich nicht an die höheren Temperaturen anpassen und sterben. Treibhausgase sind zum Beispiel in den Abgasen unserer Autos.

Deshalb gibt es jetzt auch Elektroautos, oder?

Genau.

Okay.

Quirin war erst mal zufrieden, aber es ratterte noch in seinem kleinen Kopf, das konnte ich ihm ansehen.

Kühe pupsen übrigens auch solche Treibhausgase in die Luft.

Wirklich? 

Quirin verzog das Gesicht.

Dann will ich als Elektroauto wiedergeboren werden!