Arbeitsauftrag 3

Arbeitsblätter

Hilfsmittel:

2 Einmachgläser, 2 Ballons, 2 Gummis, Schere, 2 größere Behälter, kaltes Wasser, heißes Wasser

Arbeitsvorgang:

In dieser Aufgabe untersuchen die Schüler erneut die Lufteigenschaften in Abhängigkeit von der Temperatur.

Abbildung 57: Einmachglas mit Ballon als Deckel

Zu Beginn der Aufgabe stellt die Lehrerin oder der Lehrer den Schülerinnen und Schülern zwei Einmachgläser (3 dcl) zur Verfügung. Es ist ratsam, die Gläser mindestens 15 Minuten vor Beginn des Versuchs im Klassenzimmer zu haben (aufgrund der Lufttemperatur). Dann nimmt er/sie ein Glas, um den Ballon mit einem Gummiband zu befestigen (zur besseren Handhabung kann die Schüler den Ballon zerbrechen) und fragt die Schülerinnen und Schüler, ob sie der Meinung sind, dass die Lufttemperatur einen solchen Ballon beeinflussen kann und wie sie ihn beeinflussen kann. Die Lehrerin oder der Lehrer diskutiert mit den Schülerinnen und Schülern. Die Ideen, was mit dem Ballon passieren könnte, wenn sich die Temperatur ändert, schreiben die Schülerinnen und Schüler auf das Arbeitsblatt. Nach der Diskussion werden die Schülerinnen und Schüler aufgefordert, Möglichkeiten zur Überprüfung ihrer Annahmen vorzuschlagen.

Die Lehrerin oder der Lehrer sollte (wenn möglich) alle Vorschläge zur Verifizierung machen. Falls die Schülerinnen und Schüler nichts vorschlagen, wird die Lehrerin oder der Lehrer die Schülerinnen und Schüler mit Fragen zu seinem Vorschlag bringen: In die zwei gleichen Behälter wird die gleiche Menge Wasser eingegossen, einer ist heiß und der andere kalt (etwa 4 cm vom Boden des Bechers). Da die Schülerinnen und Schüler zu einer objektiven Untersuchung der Realität geführt sind, sollte das Wasservolumen in beiden Behältern gleich sein. Anschließend werden die Becher mit dem Ballon sofort in jeden Behälter gestellt. Auf diese Weise überprüft die Schülerin und der Schüler ihre/seine Annahmen anhand von Beobachtungen.

Dann kann die Lehrerin oder der Lehrer die Schülerinnen und Schüler fragen, ob sie der Meinung sind, dass diese Reaktion reversibel ist, das heißt, wenn wir einen Becher mit einem konvexen Ballon in das kalte Wasser geben oder, wenn wir ihn in den Kühlschrank stellen, ob sich der Ballon in seine ursprüngliche Position zurückbewegt.

Die Erkenntnis, dass die Lufttemperatur Auswirkungen auf seine Eigenschaften hat (in diesem Fall die Luftdichte), ist ein wichtiger Schritt für die weitere Erkundung des Wetters – Luftdruck. Der Lehrer muss den Schülern das Konzept der Luftdichte nicht erklären. Ein wichtiges Ergebnis für Schüler ist, dass die Luft ihre Eigenschaften ändert, wenn die Temperatur geändert wird, d. h. beim Erhitzen steigt es nach oben und beim Abkühlen nach unten. Die Bewegung der Partikel in der Luft ändert sich ebenfalls mit der Temperatur der Partikel – mit zunehmender Temperatur des Moleküls verringert sich auch das Volumen der Substanzen während des Aufheizens und schrumpft während des Abkühlens.