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„Feuer und Flamme“ – Experimente

Die Auswahl der Experimente richtet sich ganz nach der Unterrichtssituation und nach den Beiträgen der Schüler. Wir können hier nur eine Vorschlagsliste aufführen.
Der in der 2. Stunde gemachte Wassernachweis in grünem Blattlaub war beispielsweise ursprünglich nicht eingeplant und ist hier auch nicht aufgelistet.

Die hier aufgelisteten Experimente können zu Hause gemacht werden, aber: Immer nur draußen und auf Steinboden!
Ein Erwachsener muss eingreifen können!

Thema	Experimente	Material
Feuer braucht Hitze Wasser und Metall stehlen dem Feuer die Hitze Station 1 Beschreibung	Kühles Metall in Kerzenflamme Papier-Kochtopf	Wasser zum Kühlen Lappen zum Abtrocknen Metallplatten, Metallsieb, … Teelicht Feuerzeug Leere Streichholzschachteln Teelicht Feuerzeug Wasserkännchen
Hitze steigt nach oben Station 2 Beschreibung	Papier von unten kommend und von oben kommend mit Streichholz anzünden Teebeutelrakete Brennendes Streichholz senkrecht nach oben halten. Es geht aus.	Zeitungspapier Streichhölzer (kein Feuerzeug, sonst verbrennen die Finger) Teebeutel Feuerfeste Unterlage Streichhölzer
Feuer braucht Luft Station 3 Beschreibung	Fest und locker geknülltes Papier verbrennen Feuer unter Glas	Viel Zeitungspapier Feuerzeug Teelicht Feuerzeug unterschiedliche Gläser
Feuer verbraucht nur einen Teil der Luft Station 4 Beschreibung	Einwegspritze „ploppen“ Kerze in Wasser unter Glas	Einwegspritzen Standzylinder Teelichter Flache „Schüssel“ Wasser Feuerzeug
Meistens brennen Gase aus dem Brennmaterial Station 5 Beschreibung	Flammensprung Flambiertes Taschentuch	Bienenwachskerze Feuerzeug dieses Experiment sollte nicht zu Hause gemacht werden
Feinverteilte Sachen verbrennen schneller Station 6 Beschreibung	Baumwoll-Stoff/ -Watte anzünden Staubexplosion Gasexplosion	Baumwollwatte Baumwollstoff Tiegelzange Feuerfeste Unterlage Feuerzeug nicht zu Hause machen!!!!

An allen Stationen lag ein billiger, bedienfreundlicher und zuverlässiger Feuerlöscher für den Ernstfall bereit: ein Topfdeckel.

An Station 2 wurde das Experiment mit dem Streichholz hinzugenommen als sich herausstellt, dass manche Grundschüler Angst vor den Streichhölzern hatten. Diese Angst verflog schnell, als sie erfuhren wie sie ein Streichholz gefahrlos halten können.

Das wird bei den Experimenten gemacht:

„Feuer braucht Hitze“:

Kühles Metall schwächt die Kerzenflamme:
Man hält eine kühle Metallplatte oder eine Messerscheide senkrecht in die Flamme, so dass das Feuer weiterhin Luft bekommt.

Obwohl Sauerstoffmangel nicht der Grund sein kann, beobachtet man im ersten Moment, dass die Flamme kleiner wird, manchmal sogar erlischt. Wenn das Metall nach wenigen Sekunden heiß geworden ist, läßt sich der Effekt nicht mehr beobachten.

Am Besten geht dieser Versuch statt mit einer Metallplatte mit einem metallenen, feinmaschigen Sieb oder einem Schaumlöffel, wie er in der Küche gebraucht wird, um Knödel aus dem Kochwasser zu heben. Wenn man das Sieb/den Schaumlöffel so in die Flamme hält, dass die Flamme eigentlich durch die Maschen/ein Loch weiterbrennen könnte, geht das Feuer trotzdem aus oder wird zumindest sehr schwach.
Papierkochtopf:
Wasser kühlt den Brennstoff, so dass er sich nicht entzünden kann.
Aus Papier wird eine kleine Schachtel gefaltet oder man nimmt eine leere Streichholzschachtel. Diese stellt man dicht über ein brennendes Teelicht. Als Stützpfeiler können die Hüllen von Streichholzschachteln dienen.
schon nach kurzer Zeit brennt die Schachtel.

Man wiederholt den Versuch, füllt jetzt aber etwas Wasser in die Schachtel.
die Hitze aus der Kerzenflamme wird genutzt, um das Wasser zu verdampfen. Erst wenn alles Wasser verdunstet ist, beginnt die Schachtel zu brennen.

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„Hitze steigt nach oben“:

1. Brennstoff fängt Feuer, wenn die Heizquelle unter ihm ist:
Man versuche mit einem brennenden Streichholz aus verschiedenen Richtungen kommend Papier anzuzünden, das man in der Hand hält.
wirklich erfolgreich ist man nur, wenn man die Flamme von unterhalb dem Papier nähert.
Denn jeder Brennstoff muss selber erst auf die Entzündungstemperatur aufgeheizt werden, bevor er Feuer fangen kann. Die Flamme des Streichholzes gibt ihre Hitze nach oben (kaum seitlich und nicht nach unten) ab, kann also nur Brennstoff vorheizen, der über ihr ist.
Teebeutelrakete:
Für diesen Klassiker braucht man billige Teebeutel. Man sollte den Versuch vorher selber ausprobieren, weil nicht alle Papiersorten funktionieren. Am besten geht der Versuch, wenn die Umgebungsluft kühl ist.

Der Verschluss und das Papieretikett werden vom Beutel gelöst. Der Inhalt wird weggeleert. Die verbliebene Hülle wird als Schlauch aufgestellt und nach Belieben oben etwas zusammengedreht, um einer Rakete beim Start ähnlich zu sehen. Nun zündet man oben an.
Langsam arbeitet sich das Feuer nach unten. Wenn es fast unten angekommen ist, heben der Rest des Beutels und die anhängende Asche noch brennend ab. An guten Tagen fliegt die Rakete über drei Meter hoch und erlischt im Flug.
Streichholz löschen:
Hält man ein brennendes Streichholz wie die meisten Menschen waagrecht, muss man es ausblasen, will man sich nicht die Finger verbrennen. Dabei blasen Kinder oft unbeabsichtigt die gerade entzündete Kerze gleich wieder mit aus.
Ein Streichholz erlischt aber auch, wenn man es brennend senkrecht mit dem Kopf nach oben in spitzen Fingern hält.
Die anfangs große Flamme kriecht immer schwächer werdend nach unten. Bei guten Streichholzern verbleiben zwei bis drei Millimeter unverbranntes Holz, wenn sie ausgeht.

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„Feuer braucht Luft“:

Lose geknülltes Zeitungspapier brennt besser als fest gedrehtes:
Lassen Sie dies die Kinder selber ausprobieren. Erwachsenen ist diese vermeintliche Banalität vertraut, Kindern noch nicht.
Feuer unter Glas:
Die Schüler/Innen entzünden ihre Teelichter. Nun stülpen sie unterschiedlich große Gläser (z.B. Marmeladen-, Gurken-, Meerrettichgläser) über die brennenden Teelichter und beobachten wie die Flammen langsam erlöschen.

Zur Erweiterung können die Schüler/innen die Zeit stoppen bis die Flamme aus ist und sie zum Volumen des Löschgefäßes in Relation setzen.
je größer die zur Verfügung stehende Luftmenge ist, desto länger brennt die Kerze.
Leider sind die Messergebnisse oft so ungenau, dass die Linearität der Abhängigkeit nicht erkennbar ist.

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„Feuer braucht nur einen Teil der Luft“:

Spritzen ploppen:
10 ml Einwegspritzen kann man mitsamt Verschluss für wenige Cent in Apotheken kaufen.
Zunächst lässt man die Schüler/innen Luft in die Spritze ziehen, überlegt gemeinsam, was nun in der Spritze ist, verschließt sie, so dass die Luft nicht herauskann und drückt den Kolben hinein.
Die Luft lässt sich schwer zusammendrücken. Lässt man den Kolben los, fährt er von alleine wieder nach außen.
Nun versuchen die Schüler/innen eine verschlossene leere Spritze aufzuziehen.
Das geht schwer. Lässt man den Kolben los, schnellt er – plopp – zurück.
Wenn man den Kolben unter Spannung festhält, die Spritze in Wasser eintaucht und unter Wasser den Verschluss entfernt,
Dann dringt sehr sehr schnell Wasser in die Spritze.
Das Wasser nimmt nimmt den Platz ein, den im ersten Teil des Versuches die Luft inne hatte.
„Wasseraufzug“:
Die Schüler/Innen entzünden ihre Teelichter und lassen sie brennend in einem flachen Wassergefäß schwimmen. Nun stülpen sie ein Glas darüber.
Wenn die Flamme erloschen ist und das Glas abkühlt, werden sie beobachten, dass Wasser in das Glas aufsteigt.

Mit diesem Experiment kann man in etwa abschätzen, wie viel Sauerstoff in der Luft ist, wenn man als Glas einen Standzylinder nimmt und misst wie hoch das Wasser anteilsmäßig steigt. Das beim Verbrennen entstehende Kohlenstoffdioxid wird vom Wasser absorbiert. Sicher vollständige Absorbtion kann man erreichen, indem man Kalkwasser (Vorsicht pH 12,4 ! ) benutzt.
Aber auch mit Wasser allein liegt der Mittelwert von 10 Experimenten recht gut bei 1/5 Sauerstoffgehalt in der Luft.

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„Oft brennen nur die Gase“:

Wenn ein Gegenstand Feuerfängt, ist es oft gar nicht der feste Gegenstand selber, der brennt, sondern es sind Gase, die in der Hitze aus ihm entweichen. Ein klassisches Beispiel hierfür sind Steppenpflanzen, die ätherische Öle ausgasen. Früher lernten viele Kinder dies schon unterm Weihnachtsbaum. Oder haben Sie nie die kleinen Stichflammen genossen, wenn eine einzelne Tannenbaumnadel in einer Kerzenflamme explodiert?

1. Flammensprung:
Dieses Experiment geht am besten mit einer Kerze aus reinem Bienenwachs. Notfalls, aber lange nicht so gut, tut es auch eine Adventskranzkerze. Teelichter funktionieren gar nicht.
Man lässt die Kerze eine Weile brennen, dass sich unten ein heißer Wachs-See bilden kann. Nun bläst einer die Kerze vorsichtig aus. Ein zweiter hält sofort die Flamme eines Streichholzes oder Feuerzeuges in den aufsteigenden Wachsdampf.

Die Flamme „fliegt“ entlang der Dampfschnur vom Streichholz zum Kerzendocht. Bei reinen Bienenwachskerzen kann die Flamme bis etwa 10cm Weg überbrücken, so dass auch weniger genau beobachtende Schüler/innen den Effekt sehen können.
Flambiertes Taschentuch:
Man tränke ein Stofftaschentuch – oder auch einen Geldschein –mit einer ungefähr 1:1 Mischung aus Leitungswasser und Brennspiritus und halte es an einer Ecke mit einer Tiegelzange fest. Zum Löschen stelle man ein Wassergefäß bereit. Nun zündet man unten (nicht oben! , s.o.) an.

Der verdampfende Alkohol fängt auf der ganzen Fläche Feuer. Man erkennt dies an der blauen Flamme. Erst wenn aller Alkohol verbrannt und auch alles Wasser in der Hitze verdunstet ist, beginnt auch der Stoff mit nun gelber Flamme zu brennen.
Wenn das Flambieren nicht gelingt, ist zu viel Wasser in der Mischung, man muss mehr Alkohol hineingießen. Man darf aber keinen reinen Alkohol nehmen, weil das Wasser gebraucht wird, um den Stoff zu kühlen, während der Alkohol drumherum brennt.

Es gibt immer wieder schwere Verbrennungen, weil Alkohol in seiner Brennbarkeit unterschätzt wird und nicht daran gedacht wird, dass die Dämpfe bereits Feuer fangen.
Alkohol ist kein Grillanzünder!!!!

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„Je feiner der Brennstoff verteilt ist, desto heftiger brennt er“:

Dafür gibt es zwei Gründe:
1. die Luft kommt besser an die Brennstoffpartikel
2. die Hitze wird schneller weitergegeben

Beispiel Baumwolle:
Ein Fetzen Baumwollstoff und etwas Baumwollwatte werden entzündet.
Der Stoff brennt langsam ab, die Watte verpufft schnell.
Staubexplosion (in der Schule mit Bärlappsporen, in der Realität in Mühlen mit Getreidemehl oder Holzmehl):
In einer käuflichen Apparatur werden durch einen Luftstoß feinste Bärlappsporen im Luftraum über einer Kerzenflamme zerstäubt.
Mit großer Stichflamme schleudert es den Deckel des Gefäßes nach oben.
Gasexplosion (in der Realität gefürchtet bei Lecks an der Gasleitung und beim illegalen Abzapfen von Öl aus Pipelines)
In einer käuflichen Apparatur stellt man ein explosives Benzin/ Luft-Gemisch her, das mittels eines elektrischen Funkens gezündet wird.

Privatpersonen spülen manchmal Benzinkanister mit Wasser aus. Weil das Benzin sich nicht mit dem Wasser mischt, verbleibt dabei sehr wenig Benzin im Kanister – gerade genug, um an einem warmen Ort als Benzin/Luft-Gemisch zu explodieren.
Fettbrand:
Der Lehrer/ die Lehrerin erhitzt billiges Salatöl oder Frittierfett bis es kräftig dampft. Nun lässt sich der Dampf mit einem Streichholz entzünden.

Aus sicherem Abstand kann man nun mit Wasser aus einer Spritzflasche versuchen, den Brand zu löschen.
Ohne Worte

Merke: Brennt die Pfanne, einfach Deckel drauf!
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