Experimente

(siehe Bilderserie:Naturforscher)

Liebe Eltern!

In der 2. Februarhälfte haben wir in der Kita mit Unterstützung eines Vaters damit begonnen, mit unseren fünfjährigen Kindern Experimente zu den natürlichen Elementen bzw. Phänomenen LUFT, WASSER, WETTER, ASTRONOMIE und ZEIT durchzuführen. Dazu gehören zum Beispiel Fragen der Art „Wie können wir Gegenstände zum Schwimmen bringen?“, „Wie können wir Luft oder einen Regenbogen sichtbar machen?“, „Warum wird es Tag und Nacht?“ oder auch „Warum feiern wir nur einmal im Jahr Geburtstag?“
In den ersten Stunden haben wir ausführlich das Phänomen ’Luft’ untersucht, indem wir uns die Frage stellten, wie wir Luft sichtbar machen können. Zusammen mit den Kindern haben wir festgestellt, dass sich bestimmte Gegenstände verändern, größer werden, wenn wir sie mit Luft füllen (Bild 1). Zudem haben wir einen prall aufgepumpten Fahrradschlauch mit einer Nadel angestochen, ihn anschließend unter Wasser gehalten und beobachtet, wie Luft in Form von Luftbläschen aus dem Loch an die Wasseroberfläche stieg.
Außerdem haben wir die Eigenschaft der Luft als tragendes Element am Beispiel einer Luftmatratze besprochen. Dazu haben wir die Matratze aufgeblasen, während sich die Kinder abwechselnd flach drauflegten. So konnten sie nicht nur erfahren, wie sich die Luftmatratze nach und nach ausdehnte, sondern auch spürbar erleben, wie die Matratze (und damit die Luft) sie nach einer gewissen Zeit anhob bzw. trug.
Im Anschluss daran konnten wir die Kinder mit einem Zaubertrick verblüffen. Dazu legten wir eine Papierserviette als Knäuel in ein Wasserglas, das wir umgedreht in eine Wasserschüssel eintauchten. Wir beobachteten, dass das Papierknäuel nach dem Herausnehmen des Glases aus der Schüssel immer noch trocken und somit kein Wasser in das Glas eingetreten war! Alle Kinder hatten die Gelegenheit, dieses Experiment selbständig durchzuführen (Bild 2). Sie erkannten, dass die Luft in dem Glas eingeschlossen war und so keine Möglichkeit hatte, aus dem Glas zu entweichen und Luft auch noch leichter als Wasser ist.
Nachdem wir jedoch die Luft aus dem Glas mit einem Schlauch langsam absaugten,  beobachteten wir, dass nach und nach Wasser in das Glas eindringen und den Platz der Luft einnehmen konnte, bis eben auch das Papierknäuel nass wurde (Bild 3). Mit diesem Experiment konnten wir den Kindern noch einmal eindrucksvoll zeigen, dass es Luft tatsächlich gibt (und zwar überall!) - auch wenn man sie nicht (immer) sehen kann!

Als nächstes haben wir den “Ballongeist in der Flasche“ untersucht. Dazu haben wir zwei gleiche Flaschen genommen, von denen eine unten mit einem Loch versehen wurde (davon wussten die Kinder zunächst nichts). Wir haben nun versucht, einen Luftballon in der Flasche ohne Loch aufzublasen. Egal, wie sehr wir uns auch abmühten - es ging nicht: Der Luftballon ließ sich nur ein bisschen aufblasen (Bild 4). Anschließend haben wir einen zweiten Luftballon in der Flasche mit dem Loch aufgeblasen und siehe da - es funktionierte: Der Luftballon wurde größer und größer, bis er die gesamte Flasche ausfüllte (Bild 5). Die Kinder verstanden relativ schnell: Der erste Luftballon konnte nur wenig in der Flasche aufgeblasen werden, weil die Luft aus der Flasche nicht heraus konnte; der zweite Luftballon hingegen wurde in der Flasche prall mit Atemluft gefüllt, weil die Flaschenluft entweichen konnte.
Dieses einfache Naturgesetz “Lass‘ mich (Luft) raus, dann lass‘ ich dich (z.B. Wasser oder Luft) rein, wenn nicht, dann lass‘ ich dich auch nicht rein“ haben wir auch in unserem nächsten Experiment beobachtet. Dazu nahmen wir eine leere Flasche, setzten einen Trichter auf die Flaschenöffnung und dichteten die Flaschenöffnung mit Knete so ab, dass ein Luftaustausch zwischen der leeren Flasche und seiner Umgebung nur über das Trichterrohr möglich war. Anschließend gossen wir Wasser in den Trichter, zuerst langsam, dann schnell. Die Kinder haben nun Folgendes beobachtet: Gießt man langsam, so fließt das Wasser in die Flasche hinein, gießt man schnell, so kommt das Wasser im Trichter zum Stehen und fließt nicht in die Flasche hinein. Warum ist das so?
Im ersten Fall kann das Wasser in die Flasche hineinfließen, weil die Flaschenluft durch das Trichterrohr nach außen entweichen kann (das Trichterrohr ist wegen des langsamen Gießens nicht voll mit Wasser gefüllt). Im zweiten Fall gelangt zunächst etwas Wasser in die Flasche, bis durch das schnelle Gießen das Trichterrohr voll mit Wasser gefüllt ist. Folglich hat die Flaschenluft keine Möglichkeit mehr, aus der Flasche zu entweichen, sie ist praktisch ’eingesperrt’. Und das bedeutet nach dem, was wir vorher kennengelernt haben, dass das Wasser nicht in die Flasche eintreten und den Platz der Luft einnehmen kann. Führt man nun aber durch das Trichterrohr einen Strohhalm oder einen Schlauch in die Flasche hinein, so kann die Flaschenluft aus der Flasche austreten und ihren Platz an das Wasser abgeben: Das Wasser im Trichter kann jetzt abfließen (Bild 6&7)!

Anschließend haben wir uns mit der Frage beschäftigt, ob Luft auch ein Gewicht hat. Dazu haben wir zunächst zwei Flaschen mit einem Holzstäbchen verbunden, das wir an den Flaschendeckeln festklebten. Dann haben wir senkrecht dazu in der Mitte auf dieses Holzstäbchen ein weiteres Holzstäbchen gelegt, an dessen Enden wir zuvor zwei gleiche Luftballons befestigt hatten. Zudem befestigten wir an einem Ende noch eine kleine Papierwaage in Form einer Schachtel und brachten dann dieses Stäbchen in ein Gleichgewicht. Anschließend bliesen wir den Luftballon an dem anderen Ende auf und hängten ihn wie zuvor an das Stäbchen. Wir konnten beobachten, wie das Stäbchen sich aus seinem Gleichgewicht weg nach unten neigte. Die Kinder haben dann die Papierschachtel mit Reiskörnern aufgefüllt, bis dass das Gleichgewicht wiederhergestellt war (Bild 8). So konnten sie sehen, dass die 28 Reiskörner, die sie zählten und in die Schachtel legten, in etwa soviel wogen wie die Luft, die wir in den Luftballon hinein geblasen hatten.

Aktuell haben wir uns dann wieder (siehe o. g. ’Naturgesetz’) dem Luftdruck zugewandt, indem wir dessen Wirkung anhand eines umgedrehten, mit Wasser gefüllten Glases und einer Postkarte demonstrierten. Wir konnten beobachten, dass die Postkarte nach (behutsamem) Loslassen am Glas haftet und das Wasser im Glas blieb. Jedes Kind hatte die Gelegenheit, dieses Experiment selbständig durchzuführen (Bild 9). Die Erklärung? Zunächst einmal übt Luft auf jeden Gegenstand einen Druck aus, und zwar von allen Seiten. In unserem Fall drückt die Luft von unten die Postkarte gegen das Glas. Dahingegen übt die Luft von oben nur Druck auf das Glas, nicht aber auf das Wasser im Glas und kaum (nur an den Rändern!) auf die Postkarte aus. Es bleibt überwiegend also nur der Druck, den das Wasser im Glas von oben auf die Postkarte ausübt. Dieser Druck jedoch ist um ein Vielfaches kleiner als der Luftdruck, der von unten gegen die Postkarte wirkt: Die Postkarte bleibt am Glas kleben! Dieses Experiment veranschaulicht sehr deutlich, mit welcher Kraft Luft Druck auf Gegenstände ausübt!!
Zu dem Thema Luftdruck werden wir in der nächsten Stunde noch weitere Experimente machen, bevor wir uns dann mit den Eigenschaften von warmer und kalter Luft beschäftigen werden.