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"Wasser erleben", Thomas Markert - Leuchtpol

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Wasser als Schlüsselthema von Bildung für nachhaltige Entwicklung
Wasserkreislauf TheaterWUP
Teamer lesen Geschichte vor und Teilnehmer spielen spontan Theater dazu.
Mehrere Möglichkeiten:
A. Jeder zieht eine Karte und macht an der entsprechenden Stelle eine Aktion, je nach seiner Position:
Sonne, Gewitterwolke, Regentropfen (4), Grundwasser, Bach (2), Fluss, Meer (3), Baum, Blumen
B. Jeder macht nach Anleitung die gleiche Bewegung durch den Klassenraum
Geschichte:
Es ist ein wunderschöner Morgen, die Sonne geht langsam über dem Horizont auf und beginnt ihren Weg über den
Himmel.
Doch im Laufe des Vormittages kommt eine riesige, schwere Gewitterwolke mit vielen Regentropfen näher und
schiebt sich vor die Sonne.
Und auf einmal beginnt ein lang andauernder Landregen, wobei die Gewitterwolken ihre ganzen Regentropfen
verliert und auf die Erde nieder prasseln lässt.
Ein Teil der Regentropfen versickert in der Erde und gelangt ins Grundwasser.
Ein anderer Teil fließt auf der Oberfläche ab und gelangt in den kleinen Bächen, die sich geschwind den Berg hinab
schlängeln.
Die Bäche sammeln sich zu einen großen Fluss, der dann ins Meer mündet.
So langsam taucht die Sonne hinter der Gewitterwolke wieder auf.
Am Rande des Flußes stehen einige Bäume auf einer Blumenwiese, die durch die Sonnenstrahlen arg ins Schwitzen
geraden und Wasserdampf abgeben (Transpiration).
Zusätzlich entzieht die Sonne den Gewässern Wasser (Verdunstung), so dass die ehemaligen Regentropfen als
Wasserdampf in die Atmosphäre aufsteigen und sich zu einer neuen fröhlichen Schäfchenwolke formieren.
Es beginnt die Abenddämmerung und im Laufe der Nacht wächst daraus wieder eine Gewitterwolke.
Und (Pause)….
Es ist ein wunderschöner Morgen, die Sonne geht langsam über dem Horizont auf……und der Kreislauf
beginnt von Neuem!!!!!
"Experimentieren mit Wasser"
Die Eigenschaften von Wasser, mittels kleiner Experimente erlebbar gemachtEntwurf von Thomas Markert - Uni im
Grünen e.V., arche nova e.V. & aha e.V.
1. Bewegungsspiel "Otter & Fisch"
- Kinder in Zweierpärchen einteilen. Die Pärchen sind nun die Fische.
- Ein zweierpärchen wird geteilt & einer davon ist noch ein Fisch & der Andere ist der
Otter.
–
Der Otter hat das Ziel die Fische zu essen, kann dieses Ziel aber nur erreichen wenn der Fisch einzeln ist.
Den Zweierpärchen kann der Fischotter nichts antun. Der einzelne
Fisch muss also an ein solches
Zweierpärchen andocken, aber dreierpaare darf es nicht geben. Also muss nun der Fisch vom anderen Rand des
Dreiergespanns vor dem Otter flüchten. Auch der kann sich wieder an ein anderes Pärchen anhängen u.s.w.
1.1 Bewegungsspiel Agregatzustände Wasser
–
Kinder stehen lose im Raum verteilt
–
Erklärung Wassrmolekül
–
Agregatzustände vorstellen (fest, flüssig & gasförmig)
–
Fest alle Kinder halten sich fest an den Händen wer wackelt scheidet aus.
–
Flüssig Kinder finden sich in Zweiergruppen & bewegen sich flüssig durch den Raum (wer keine Gruppe
gefunden hat oder zuletzt findet scheidet aus)
–
Gasförmig Kinder rennen wild durcheinander (hüpfen, rennen, schupsen) der lahmste scheidet aus
2. Allgemeine Fragen zum Wasser
–
Was habt ihr alles schon mit Wasser gemacht?
–
Welche Farbe hat Wasser? (Farblos, Durchsichtig)
–
Wann gefriert & wann kocht Wasser? (0°C, 100°C)
–
Welche Arten von Wasser kennt ihr? (Salzwasser & Süßwasser)
–
Wo kommt Salzwasser vor & wieviel ist es? (97% in den Ozeanen)
–
Wo kommt Süßwasser vor & wieviel ist es? (3% Flüsse, Seen, Gletscher, Grundwasser, Atmosphäre,
Biossphäre)
–
Wieviel Wasser steckt in euch? (67% = 16 Liter bei 25 Kg Körpergewicht)
–
Wieviel Wasser soll ein Mensch pro Tag trinken? (2 -3 Liter)
–
Wasser ist ein Dipolmolekül (H²O, H-Plus, O-Minus)
–
Warum gefriert heißes Wasser schneller als kaltes Wasser?
3. Experimente rund ums Wasser
(Quelle: Homepage von Greenpeace & www.labbe.de
Wasserberg
(Glas, viele Münzen, Salzstreuer, Wasser)
Wetten dass, ... in ein randvoll mit Wasser gefülltes Glas mehr Münzen passen, als
ihr glaubt? Und dass ihr anschließend noch ein Salzfässchen (vorsichtig!) drauf
kippen könnt, ohne dass etwas überlauft? Ausprobieren und den Wasserberg
bestaunen!
Wasserkreislauf
(Glas, Folie, Steine, Sand, Gartenerde, Pflanze, Wasser)
Wasser geht nie verloren - es verdunstet, steigt nach oben, bildet Wolken. Als
Niederschlag kommt es wieder auf die Erde zurück. Mit einem einfachen Experiment
könnt ihr diesen Kreislauf nachbauen. In ein großes Glas werden Steine, dann Sand
& Gartenerde eingefüllt. Pflanze einsetzen, vorsichtig gießen, durchsichtige
Plastikfolie darüber spannen & aufs Fensterbrett stellen. Dann kommt der Kreislauf
in Bewegung.
Wasserklebstoff
(Glas, Papierdeckel, Wasser)
Auf ein mit Wasser gefülltes Glas wird ein glatter Papierdeckel gelegt, festgehalten,
dann wird das Ganze kopfüber umgedreht und die untere Hand weggezogen. Und
siehe da: der Deckel klebt, das Wasser bleibt im Glas. Der Druck, mit dem das
Wasser auf dem Deckel lastet ist wesentlich kleiner ist als der Luftdruck von unten.
Der Deckel wird so fest an das Glas gepresst, dass keine Luft rein und kein Wasser
raus kann.
Wassermusik
(8 Wasserflaschen, Kochlöffel, Wasser)
Mit acht Wasserflaschen, die unterschiedlich gefüllt sind, könnt ihr Musik machen.
Wenn ihr mit einem Kochlöffel dagegen schlagt oder in die Öffnung blast, entstehen
differente Töne. Ausprobieren & Komponieren...
Wasserfilter
(4 Joghurtbecher, Scheere, Sand, Aktivkohle, Kies, 4 Kaffefiltertüten, Sieb,
Einmachglas, Schmutzwasser)
Eine Kläranlage arbeitet mit verschiedenen Reinigungsstufen. Als erstes müsst ihr
den Sand & den Kies waschen bis das Wasser klar bleibt. Steckt nun in jeden Becher
eine Kaffefiltertüte. Je einen Becher bis zur Hälfte mit Kies, Sand & Aktivkohle füllen.
Der unterste Becher ist der mit der Kohle, dann der mit Sand, dann der Mit Kies &
ganz ober der Becher nur mit der Filtertüte.
Den Turm stellt ihr in das Einmachglas & füllt nun das Schmutzwasser (Elb-/
Pfützenwasser) in den obersten Becher. Das Wasser durchläuft die Reinigungsstufen
& ist jetzt sauberer als vorher. Trinkwasser ist es deshalb aber noch nicht, denn
Bakterien & andere schwer abbaubare Stoffe (Hormone, PCB´s) werden so nicht
herausgefiltert.
Das könnt ihr ausprobieren mit Spülmittelwasser, welches ihr durch die Kläranlage
filtert & im Anschluß schüttelt. Es schäumt wie vorher.
Auf der Spur des Archimedes
(Wasserglas, Waage, Holzklötzchen, Wasser)
Das bis zum Rand mit Wasser gefüllte Gefäß wird gewogen. Dann setzt ihr ein
Holzklötzchen aufs Wasser. Das Wasser läuft über. Jetzt wiegt ihr das Gefäß incl. des
Klötzchens & es kommt heraus das das Gewicht gleich geblieben ist.
Der Mathematiker Archimedes hat vor ~ 2.250 Jahren herausgefunden, daß das
Gewicht eines schwimmenden Körpers gleichgroß dem Gewicht der
Flüssigkeitsmenge die er verdrängt ist.
Wasserverschmutzung mit Spülmittel
(Glas, Spülmittel, Gummis, Wasser)
Spülmittel setzt die Oberflächenspannung des Wassers herab & kann Fett mit
Wasser verbinden. Spülmittel im Gewässer lässt Wasserläufer untergehen. Die
Wasserläufer in unserem Experiment sind kleine Gummis oder Büroklammern, die
ihr vorsichtig auf die Wasseroberfläche legen sollt. Wenn ihr nun Spülmittel dazu
gebt geht der Gummi unter.
Wasserverschmutzung mit Öl
(Glas, Öl, Federn, Wasser)
Füllt ein Glas zur Hälfte mit Wasser & dann noch einen Schluck Öl dazu. Ihr
beobachtet das das Öl oben schwimmt & sich nicht mit dem Wasser verbindet. Wenn
nun ein Wasserlebewesen auftauchen will muss es durch den Ölfilm & verklebt sich
die Lungen, Kiemen oder das Gefieder.
Geräusche beim Wasserkochen
(Topf, Tauchsieder, Thermometer, Wasser)
Habt ihr schon einmal gehört, wann das Wasser kocht? Bei einer Temperatur von ~
70°C beginnt das Wasser laut zu Rauschen & dieses Geräusch endet kurz vor dem
Siedepunkt. Der Grund dafür ist das das Wasser unten am Topfrand schneller kocht
& schon kleine Blasen nach oben steigen. Da das Wasser weiter oben noch kühler ist
implodieren die Luftbläschen & dieses Knallen ist das laute Rauschen.
Wasser schneller ausgießen
(zwei gleiche Flaschen, Wasser)
Wetten ich kann einen Liter Wasser schneller aus einer Flasche gießen als ihr? Der
Trick besteht darin, durch kurzes aber heftiges Drehen, einen Strudel in der Flasche
zu erzeugen. Dadurch strömt beständig Luft in die Flasche & das Wasser kann
beständig abfließen. Bei der Methode "Flasche umdrehen" gibt es einen ständigen
Wechsel zwischen Wasser raus- & Luft rein lassen.
Teichlupe
(Papprolle oder Plasteflasche, Folie, Gummi)
Mit einer Teichlupe könnt ihr Wassertiere in ihrer natürlichen Umgebung
beobachten.
Über eine feste Papprolle, oder alte Plasteflasche, wird eine stabile Klarsichtfolie
gespannt & mit einem Gummi festgemacht.
Wasser verknoten
(Becher zum hängen, Nagel, Wasser)
Im Abstand von 0,5cm kommen Löcher in den Becher. Jetzt wird der Becher unter
den fließenden Wasserhahn gehangen. Wenn ihr jetzt mit dem Finger über die
Löcher fahrt & dann die Hand wegnehmt, kleben die Ströme zu einem Strahl
zusammen ,denn die Wassermoleküle ziehen sich gegenseitig an & erzeugen die
Oberflächenspannung (Dipolmolekül).
Kappilardruck
(Wasserglas, Kappilarröhrchen, Wasser)
Füllt das Glas mit Wasser & haltet sehr vorsichtig (BRUCHGEFAHR!) ein
Kappilarröhrchen in das Wasser. Innerhalb des Röhrchens steigt das Wasser nach
oben.
Warum? In allen Pflanzen wird Wasser von der Wurzel zu den Blättern transportiert.
Dies geschieht einerseits durch den Sog der entsteht wenn aus den Blättern Wasser
verdunstet & anderseits durch den Kappilardruck, welcher in Gefäßen mit sehr
geringem Durchmesser zu beobachten ist (Wie z.B. die Leitbündel in Pfl.). Der
Maximalwert des Kappilardrucks beträgt ~ 20m Höhe) Der Kappilardruck entsteht
aufgrund von …
geht auch mit Handuch & gefärbtem Wasser
Wasserdicht
(Glas mit Blechdeckel, Nagel, Wasser)
Ihr macht in den Blechdekel eines Glases mit einem Nagel 20 Löcher & füllt das Glas
mit Wasser. Jetzt die Hand auf den Deckel halten & die Flasche kopfüber umdrehen.
Dann die Hand wegziehen & bis auf ein paar Tropfen kommt kein Wasser heraus,
denn jedes Nagelloch ist durch die Oberflächenspannung des Wassers wie mit einer
"Haut" überspannt. Dadurch kann keine Luft in die Flasche eindringen & somit auch
kein Wasser heraus fließen.
Wo drückt´s?
(Plastikflasche mit Wasser gefüllt, Schere)
Plastikflasche mit drei Löchern in verschiedenen Höhen, mit Wasser füllen & ins
Waschbecken entleeren lassen.
Aus jedem Loch „schießt“ das Wasser anders heraus, denn je höher der
Wasserstand, desto stärker ist der Wasserdruck.
Regenbogenexperiment
(Sonne oder Taschenlampe, Spiegel, 1 – 3 Schüsseln mit Wasser, Karton)
Die Schüsseln oder Schalen werden mit Wasser gefüllt und draußen oder am Fenster
in die Sonne gestellt. Ein Kind hält den Karton vor die Schüssel (Richtung Sonne),
ein weiteres Kind hält den Spiegel schräg ins Wasser, sodass auf dem Karton ein
Regenbogen entsteht. Die Regenbögen können anschließend auch an Bäume oder
Hauswände geworfen werden. Regenbögen entstehen, wenn bei leichtem Regen die
Sonne scheint und die Luft viele Wassertröpfchen enthält. Diese winzigen
Wassertröpfchen zerlegen das weiße Licht in seine Spektralfarben (Farben des
Regenbogens). Wenn die Spiegel richtig ausgerichtet sind, reflektieren sie die
Strahlen und werfen sie gegen den Karton. Jede Farbe hat eine andere Wellenlänge,
und die liegen so nah beieinander, dass uns der Regenbogen wie ein buntes Band
erscheint. Die Farben des Regenbogens tauchen immer in derselben Reihenfolge
auf.
Trockenes Wasser
(Eimer mit Wasser, Glas, Zellstofftaschentuch)
Ein zerknülltes Papiertaschentuch wird so in ein Glas oder einen Becher gestopft,
dass es nicht herausfällt. Versucht nun das Glas so in dem Eimer unter zu tauchen so
das Papiertaschentuch nicht nass wird.
Erklärung: Das Papiertaschentuch kommt gar nicht mit dem Wasser in Berührung,
weil die im Glas eingeschlossene Luft das verhindert.
Wasserverschmutzung
(Flasche, Wasser, Tinte oder Lebensmittelfarbe)
Flasche zur Hälfte mit Wasser füllen. Zwei kleine Tropfen rote Lebensmittelfarbe oder
Tinte werden dazu gegeben und die Flasche kräftig geschüttelt. Die Farbtropfen
symbolisieren das verschmutzte Wasser, das in einen Fluss (klares Wasser) geleitet
wird.
Nun wird immer mehr Wasser nachgefüllt. Die Farbe scheint immer weniger zu
werden, da sie so stark verdünnt ist.
Die kleinen Farbteilchen, aus denen die Farbe gemacht ist - sie heißen Farbmoleküle
- sind in der großen Menge Wasser weit auseinander geschwommen. Da sie so
winzig klein sind, kann man sie nicht mehr sehen. Das heißt aber nicht, dass sie
nicht mehr da sind. Die Schüler wissen ja selbst genau, dass sie sie in die Flasche
gefüllt haben. Aber für alle anderen, die bei diesem Versuch nicht dabei waren, sieht
das Wasser sauber aus. Und genau so, wie die Farbe 'unsichtbar' ist, verschwinden
auch giftige Stoffe im Fluss, der sauber scheinen mag, in Wirklichkeit aber stark mit
Chemikalien und anderen Stoffen verschmutzt sein kann.
Seifenmotor
(Streichholz, Schüssel, Seife, Wasser)
Auf das Streichholz wird ganz hinten etwas Seife gestrichen. Wenn dieses "Schiff"
nun vorsichtig in die Wasserschüssel (WICHTIG: ruhiger Wasserspiegel) gelegt wird,
wird es eine ganze Weile davon schwimmen.
Warum? Dort, wo sich die Seife mit dem Wasser berührt, zerstört sie die
Oberflächenspannung. Die Flüssigkeitsmoleküle geraten in Bewegung und schnellen
nach hinten. Dabei stoßen sie gleichzeitig das Hölzchen nach vorne. Seife zerstört
also – genauso wie Spülmittel – die Oberflächenspannung. Bei diesem Versuch
muss die Schüssel jedes Mal neu mit frischem Wasser gefüllt werden, da sonst durch
die Seife die Oberflächenspannung bereits zerstört ist.
Schwierige Wahl
Aus 3 kleinen Flaschen mit drei farblosen Flüssigkeiten soll diejenige Flasche
herausgefunden werden, in der sich Wasser befindet. (Eine Flasche ist mit Wasser
gefüllt, die anderen mit Ethanol.) Die Flaschen dürfen weder geöffnet (-> wegen
eventuell giftigem Stoff) noch erhitzt (-> wegen möglicher Explosionsgefahr) werden.
Lösung: Schüler sollen sich an Gefrierpunkt des Wassers erinnern. Bei richtiger
Idee der Schüler Flaschen in den Kühlschrank stellen.
Gefrierpunkt bei 0°C
Aggregatzustandsänderung von flüssig zu fest
Wasser in das Nichts?
In einem Topf wird Wasser über einem Brenner erhitzt. Der entstehende
Wasserdampf wird durch einen schräg über den Kochtopf zu haltenden Topfdeckel
abgefangen und die entstehenden Wassertropfen laufen in einen Behälter.
→ Prinzip der Verdunstung
→ Erkenntnisse auf Wasserkreislauf übertragen
→ Siedepunkt bei 100°C
→ Zurück bleiben Salze im Süßwasser (~0,2%)
Aggregatzustandsänderung von flüssig zu gasförmig
Eisen schwimmt nicht?
Was passiert, wenn man eine Nadel oder eine (stumpfe) Rasierklinge in eine Schale
mit Wasser legt? Sie sinken.
Legt man Nadel oder Rasierklinge aber auf ein Stückchen Küchenpapier und
befördert das Ganze mit einer Gabel ins Wasser, dann schwimmt beides auf dem
Wasser. Nach einer Zeit sinkt das Papier nach unten und die Nadel bleibt wie von
Geisterhand auf der Wasseroberfläche liegen.
Oberflächenspannung des Wassers machts möglich (auch Wasserläufer als Beispiel)
Experiment??
Adhäsion: Haftwirkung zwischen verschiedenen Materialien (z. B. Tropfen auf der
Oberfläche) -> intermolekulare Kräfte bewirken Kontakthaftung (Duschvorhang oder
Glasplatten)
Quizfragen: Weshalb schwimmt Eis oben? Warum ist unten das verhältnismäßig
warme Wasser?
Was passiert mit Fischen im Winter? Warum können sie am Boden eines Sees
überleben?
Lösung: Wasser erreicht bei 4°C seine größte Dichte (im Unterschied zu fast allen
anderen Flüssigkeiten, die entweder direkt am Schmelz- bzw. Erstarrungspunkt ihr
Dichtemaximum haben oder aber im festen Zustand).
Da Dichte = Gewicht pro Volumen gilt, ist Wasser mit 4 Grad schwerer als Wasser
anderer Temperaturen und schwerer als Eis. Deshalb befindet es sich am Grund des
Gewässers. (solange es nicht bis zum Boden durchgefroren ist) und bietet somit
auch im Winter einen Lebensraum für Wassertiere
bei 4°C
Formel H2O – Wasserstoff und Sauerstoff + freie H+ und OH- (Lösung)
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