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Warum steigt der Wasserspiegel in einem Glas, wenn ich es über eine Kerze stülpe, die in einer Wasserschale schwimmt?

So funktioniert es:
Ein flaches Gefäß wird mit einem bisschen Wasser gefüllt, welches man mit Wasserfarbe oder Tinte leicht einfärben kann. (So ist Luft von Wasser besser zu unterscheiden!) In das Wasser stellt man ein Teelicht. Mit einem langen Feuerzeug bzw. Streichholz zündet man jetzt die Kerze an. Dann nimmt man ein hohes, nicht zu breites Glas, welches man über die brennende Kerze stülpt.

Was passiert?
Das Glas drückt das Wasser weg. Eventuell werden im Wasser Luftblasen sichtbar. Nach relativ kurzer Zeit erlischt die Kerzenflamme. Jetzt steigt Wasser im Glas auf.

  • Erklärung

    Wenn das Glas über die Kerze gestülpt wird, wird Wasser von der Luft im Glas verdrängt. Die Luft im Glas wird durch die brennende Kerze erwärmt. Deshalb dehnt sich Luft aus. Es kann sein, dass der Luftdruck so stark wird, dass Luft unter dem Glaswand hindurchgedrückt wird. Das erkennt amn daran, dass Luftblasen sichtbar werden. Nach und nach wird die Flamme kleiner und erlischt ganz, sobald der Sauerstoff aufgebraucht ist. Ohne Flamme kühlt sich die Luft im Glas ab. Kalte Luft braucht weniger Platz, die Luftteilchen möchten zusammenrücken. Der Luftdruck hat abgenommen. Außerhalb des Glases ist der Luftdruck höher. Die Luftteilchen drücken auf das Wasser und das Glas. Das Glas lässt sich nicht zusammendrücken, dafür lässt sich aber Wasser ins Glas drücken. Es wird genauso viel Wasser ins Glas gedrückt bis der Luftdruck in und außerhalb des Glases gleich ist. Die Verringerung des Luftdrucks wird übrigens verstärkt, weil sich das bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid besser in Wasser löst als der ursprünglich vorhandene Sauerstoff. Die Anzahl der Luftteilchen wird so zusätzlich reduziert.

Kann eine Büroklammer schwimmen?

So funktioniert es:
Ein Glas mit Wasser füllen und ein Stück Küchen- oder Löschpapier auf die Oberfläche legen. Auf diesem Papier platziert man nun ganz vorsichtig die Büroklammer. Dabei darf man die Wasseroberfläche nicht berühren!

Was passiert?
Das Papier saugt Wasser auf und sinkt zu Boden, während die Büroklammer auf der Wasseroberfläche liegen bleibt.

  • Erklärung

    Es sieht aus, als sei auf dem Wasser eine Haut gespannt. Dieser Eindruck entsteht dadurch, dass sich die Wassermoleküle aneinander festhalten. Man nennt diesen Effekt Oberflächenspannung.

Verhält sich ein rohes Ei im Salzwasser anders als im normalen Wasser?

So funktioniert es:
Ein rohes Ei wird vorsichtig in Leitungswasser gelegt. Es geht unter und sinkt bis auf den Boden des Glases.
In einem zweiten Glas verrührt man ca. 5 Teelöffel Salz. Jetzt hebt man das Ei vorichtig von dem ersten Glas in das Glas mit dem Salzwasser.

Was passiert?
Das Ei geht nicht unter und schwimmt an der Oberfläche.

  • Erklärung

    Durch die Zugabe von Salz erhöhen wir die Dichte des Wassers, das Ei aber ändert seine Dichte natürlich nicht. Dadurch steigt der Auftrieb, das Ei beginnt zu schwimmen.

Kann ich ein Glas Wasser auf den Kopf stellen, ohne dass ich Wasser verschütte?

So funktioniert es:
Man nimmt ein Glas und füllt es mit Wasser. Mit einem Stück Pappe (z. B. eine stabile Postkarte) die Öffnung bedecken. Mit  der flachen Hand auf die Postkarte drücken, mit der anderen Hand das Glas umdrehen und das Glas senkrecht nach unten halten. Jetzt die Postkarte loslassen.

Was passiert:
Die Postkarte fällt nicht herunter. Sie verschließt das Glas und das Wasser läuft nicht heraus. Es scheint so zu sein, als wenn andere Kräfte der Erdanziehungskraft entgegenwirken.

  • Erklärung

    Hier hat der Luftdruck von unten eine große Bedeutung. Die Postkarte wird vom Luftdruck von unten gegen den Glasrand gepresst. Dieser Luftdruck ist höher als der Schweredruck des Wassers, der von oben gegen die Pappe drückt. Die stets um Ausgleich bemühte Natur versucht nämlich neue Luftteilchen ins Glas zu drücken! Die Postkarte fällt so sicher nicht!
    Auch die Gewichtskraft des Wassers (plus Luftdruck von oben) reicht nicht aus, die Postkarte wegzudrücken.

    Anders sieht es aus, wenn das Experiment nur mit einem Glas mit kleinem Durchmesser durchgeführt wird. Dann spielt der Luftdruck von oben ggf. auch eine Rolle. Je größer die Angriffsfläche für den Luftdruck von oben, desto wahrscheinlicher ist es, dass die Postkarte doch fällt

Ein wassergefüllter Luftballon über einer Flamme - platzt er oder nicht?

So funktioniert es:
Ein Luftballon wird mit Leitungswasser gefüllt und die Öffnung verknotet. Nun hält man eine Flamme (das geht am besten mit einem Feuerzeug oder mit einer brennenden Kerze) unter den Luftballon.

Was passiert:
Die spannende Frage ist nun: Was passiert, platzt der Ballon oder nicht? Wie man sieht, er platzt nicht. Man kann ihn noch solange über die Flamme halten, aber es passiert ihm nichts (außer, dass sich Ruß an der Unterseite anlagert).

  • Erklärung

    Es gibt hier zwei Ursachen: Das Wasser leitet die von außen kommende Wärme schnell ab. Mit einer Kerze  oder einem Feuerzeug ist es auch nicht möglich, das Wasser zum Sieden zu bringen, selbst wenn, dann hätte das Wasser nur 100°C. Auch diese Temperatur würde nicht reichen, um den Ballon platzen zu lassen.

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