Arbeitsauftrag 4: Beeinflussung der Verdampfung

Arbeitsvorgang:

Für jüngere Schülerinnen und Schüler muss die Lehrkraft den Versuch durchführen. Bei etwas älteren Schülerinnen und Schülern können diese den Versuch unter guter Aufsicht und mit Warnhinweisen durchführen. Die Verdampfungsrate hängt nicht nur von der chemischen Zusammensetzung der Flüssigkeit ab, sondern auch von den äußeren Einflüssen. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten bei diesem Experiment in einer Gruppe. Die Lehrerin/der Lehrer wählt die Bedingungen aus, die er mit den Schülerinnen und Schülern durcharbeiten möchte. Dann bereitet sie/er dementsprechend für jede Schülergruppe Objektträger (mindestens zwei pro Bedingung), zwei Pipetten, ein Becher oder ein Glas, ein Eiswürfel oder einen eingefrorenen Kühlakku, eine Kerze vor. Um die Attraktivität zu erhöhen und die Beobachtung zu erleichtern, ist es ratsam, Äthanol mit Lebensmittelfarbe zu färben.

Vor dem Experiment bittet die Lehrkraft die Schülerinnen und Schüler sich Gedanken zu machen: „Die Zeit bis die Flüssigkeit verdampft ist (Verdampfungsgeschwindigkeit) hängt von den äußeren Bedingungen ab. Wie verändert sie sich? Notiere deine Vermutungen in die Tabelle und überprüfe sie.“ Jetzt dürfen die Schülerinnen und Schüler ein paar Varianten zur Verdampfungsgeschwindigkeit beobachten. Sie nutzen dazu immer einen Objektträger auf dem Tropfen von Flüssigkeit unter den gegebenen Bedingungen verdampfen und setzen einen zweiten Objektträger einer neuen Bedingung aus:

Der Einfluss der Umgebungstemperatur wird überprüft, indem die Schülerinnen und Schüler gleichzeitig mit einer Pipette je einen Tropfen Äthanol auf den ersten und den zweiten Objektträger tropfen. Je höher die Umgebungstemperatur ist, desto schneller verdampft die Flüssigkeit. Daher wärmen sie den ersten Objektträger mit Hilfe einer Kerze vorsichtig (z.B. halten sie die Objektträger mit einer langen Pinzette und Schutz für die Hände) an und vergleichen, wie schnell die Tropfen auf dem ersten Objektträger und auf dem zweiten Objektträger verschwinden.

Um den Einfluss einer niedrigeren Umgebungstemperatur auf die Verdampfungsgeschwindigkeit nachzuweisen, setzen die Schülerinnen und Schüler wiederum gleichzeitig einen Tropfen Äthanol auf den ersten und den zweiten Objektträger. Sie platzieren den ersten Objektträger vorsichtig auf einen Eiswürfel oder den Kühlakku und sie vergleichen die Verdampfungsgeschwindigkeit der Tropfen.

Die Temperatur der Flüssigkeit selbst beeinflusst ebenfalls die Geschwindigkeit der Verdampfung. Je höher die Flüssigkeitstemperatur ist, desto schneller verdampft sie. Die Schülerinnen und Schüler nehmen Äthanol in eine Pipette und erwärmen sie für mindestens eine Minute in der Handfläche. Die Temperatur des Äthanols steigt auf etwa 37 °C. Dann nehmen sie auch das Äthanol in der zweiten Pipette und tropfen aus beiden Pipetten gleichzeitig je einen Tropfen auf die Objektträger. Der zweite Tropfen hat Raumtemperatur. Die in der Hand erhitzten Äthanoltropfen verdampfen in der Regel schneller. So soll der Nachweis, dass eine höhere Flüssigkeitstemperatur einen Einfluss auf die Verdampfung hat gelingen.

Als nächstes holt der Lehrer das Äthanol als erste Probe aus dem Kühlschrank. In diesem Fall wird das zweite Tröpfchen schneller verdampfen.

Eine andere Möglichkeit, die Verdampfung zu beschleunigen, besteht darin, die Oberfläche zu maximieren, von der die Flüssigkeit verdampft. Die Schülerinnen und Schüler bilden gleichzeitig zwei Tropfen und verteilen einen Tropfen mehr auf der Fläche. Ein Tropfen mit größerer Oberfläche verdampft schneller.

Für diese Variante geben die Schülerinnen und Schüler wieder zwei Tropfen Äthanol auf zwei Objektträger. Auf den ersten Objektträger pusten sie sanft Luft, ohne den Tropfen vom Objektträger zu schieben. Der Tropfen, über den die Luft strömt, wird schneller verdunsten.

Die Schülerinnen und Schüler geben wieder zwei Tropfen Äthanol auf zwei Objektträger. Sie decken den ersten Objektträger mit einem Glas ab und den anderen nicht. Der Tropfen, der unter dem Glas ist, verdunstet langsamer