Thermometer – heiß oder kalt?Thermometer – heiß oder kalt?

Einheit: Thermometer – heiß oder kalt?

Verband: buch+musik , ejw-service gmbh
Zeitbedarf: 90-120 Min. (Vorbereitung: 30-40 Min.)
Materialart: Ideensammlung
Zielgruppen: Jugendliche (15-19 Jahre), Teens (12-16 Jahre)
Einsatzgebiete: Gruppenstunde, Schule + Jugendarbeit
Redaktion: der Steigbügel
Benötigte Materialien: 15 Eiswürfel, 4 Gläser, Papierserviette(n), 1 Teekocher, 1 Digitalthermometer, 1 Kerze(n), 1 Streichhölzer, 2 Reagenzgläser, 1 Styroporplatte(n)
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Ein bunter Mix zu Temperatur und Thermometer

Heiß oder kalt sind Empfindungen. Thermometer messen Temperaturen genau. Wobei Empfindungen und Einschätzungen wichtig sind. Dieser Vorschlag kann in Mädchen- oder Jungengruppen oder auch in gemischten Gruppen durchgeführt werden. Das Alter der Jugendlichen sollte etwa 12 bis 17 Jahre betragen. Die Idee ist ein Mix aus Spielen, Experimenten, Quiz und Andacht zu Fragen der Temperatur und zum Thermometer.

Spielideen und Experiment

Wertung

Vorschlag: Bei jedem Spiel bekommt die Gewinnergruppe die Note 1, die zweitbeste Gruppe die Note 2 usw. Die Einzelergebnisse werden am Schluss addiert. Gewonnen hat dann diejenige Gruppe mit der niedrigsten Summe.

Spiel 1 – Da schmilzt das Eis

Bei etwa 12 Personen werden zwei Gruppen gebildet. Die Aufgabe besteht darin, dass der Eiswürfel in einer Hand möglichst rasch zum Schmelzen gebracht wird. Von den 6 Personen pro Gruppe werden die schnellsten vier Personen gewertet. Das bedeutet das die Gruppe  gewonnen hat, bei der zuerst vier Jugendliche ihren Eiswürfel in der Hand geschmolzen haben. Das Schmelzwasser läuft auf eine Papierserviette oder auf ein Tuch.

Spiel 2 – Die richtige Mischung herstellen

Die Gruppen sollen in einem Glas Wasser solange mischen, bis es 40 °C erreicht hat. Es darf kein Thermometer verwendet werden. Zur Verfügung stehen Gefäße mit Leitungswasser (etwa 15 °C) und Gefäße mit 60 °C heißem Wasser. Die Mischungstemperatur von 40 °C soll durch Empfindung hergestellt werden. Ein Glas mit 40 °C (immer wieder mit Thermometer nachprüfen und heißes Wasser dazugießen) steht als Vergleichsobjekt zur Verfügung. Die Jugendlichen tauchen einen Finger in das Wasser mit 40 °C und in die eigene Mischung. Eine Zeitvorgabe von z. B. 5 Minuten wird vereinbart. Dann wird für jede Gruppe die Temperatur ihrer Wassermischung gemessen. Gewonnen hat, wer am nächsten an die 40 °C herankommt (die Temperaturdifferenz zählt!). Tipp: Die Gefäße auf Styropor stellen, dann kühlt das Wasser weniger schnell ab.

Experiment 1 – Wasser dehnt sich aus beim Erwärmen

Die Jugendlichen können ihre Lehrer in der Schule fragen, ob sie Reagenzgläser für ein  paar Experimente in der Jugendgruppe ausleihen dürfen. Ein Digitalthermometer kann sicher auch von einer Schule ausgeliehen werden oder es müsste in einem Baumarkt gekauft werden.

Wenn man das Reagenzglas bis etwa 5 cm unterhalb des oberen Randes mit Wasser füllt, kann man das Glas mit der Hand festhalten, selbst wenn das Wasser im Reagenzglas 85 °C heiß ist.

Das Experiment kann so vorgeführt werden: Die Jugendlichen stehen im Halbkreis um die Leitungsperson und können auch mitmachen. Mit einem Filzstift wird an das Reagenzglas in Höhe der Wasseroberfläche ein Strich angebracht. Das Wasser sollte gefärbt werden (z. B. durch Tinte oder durch kleine farbige Papierschnipsel von einer Serviette). Nun hält man das Reagenzglas in die Flamme einer Kerze. Das untere Teil des Glases wird durch Ruß schwarz, (den Ruß kann man nach dem Experiment leicht wieder abwischen). Mit einem Thermometer (besser Digitalthermometer) wird das Ansteigen der Temperatur verfolgt. Bald sieht man, dass sich das Wasser im Reagenzglas ausdehnt, d. h. die Wasseroberfläche steigt über den Markierungsstrich.

Die Jugendlichen können das Glas ebenfalls in die Kerze halten. Sie können auch die Temperaturmessungen durchführen.

Information: Wie entsteht die Celsius-Skala?

Wenn man ein nicht geeichtes Thermometer in eine Mischung aus Eis und Wasser hält, stellt sich die Flüssigkeitssäule im Thermometer auf eine Stelle ein, der man 0 Grad Celsius zuweist. Man könnte diese Stelle mit einem Filzstift markieren. Hält man das Thermometer in kochendes Wasser (Vorsicht!), dann ergibt dies die 100 Grad Celsius Marke. Den Zwischenraum zwischen 0 Grad und 100 Grad unterteilt man in 10 gleiche Strecken und markiert diese mit 10 , 20 bzw. 30 … Die 10-Grad-Abschnitte könnten dann noch mal in 1-Grad-Schritte unterteilt werden.

Ich habe als Physiklehrer die Eichung mit der Celsiusskala mindestens 12 Mal durchgeführt (in Gruppenarbeit). Die Skalen waren häufig bis auf drei Prozent genau!

Quiz

1. Bei welcher Temperatur schmilzt Gold?

2. Wie hoch ist etwa die Temperatur auf der Sonnenoberfläche?
4000 °C, 5000 °C oder 6000 °C

3. Wie hoch ist die durchschnittliche Körpertemperatur des Menschen?

4. Welches Material kann mehr Wärme speichern: Wasser oder Sand?

5. Welche Energiemenge in Kilowattstunden braucht man ungefähr, um 100 Liter Wasser von 10 °C auf 30 °C zu erwärmen? 0,3 kWh, 3 kWh oder 30 kWh

6. Um wie viel Zentimeter ist der aus Eisen bestehende Eiffelturm (Höhe rund 300 m) an einem Sommertag mit 30 °C höher als im Winter bei minus 20 °C?

7. Warum kann man Beton und Stahl miteinander beim Bauen von Hochhäusern verbinden (im Hinblick auf die Erwärmung von Stahlbeton)?

8. Wie hoch ist etwa die Temperatur eines glühenden Wolframdrahtes in einer Glühbirne?

9. Wie hoch ist etwa die Temperatur des Kaffees?

10. Welche Temperaturskala wird häufig in England oder in den USA verwendet?

11. Bei welcher Temperatur schmilzt Eisen?

12. Der „normale“ Luftdruck (1013 Millibar) entspricht einer Höhe über dem Meeresspiegel von Null Meter. Dort siedet das Wasser bei 100 Grad Celsius. Bei welcher Temperatur siedet das Wasser auf 3000 m Höhe (Druck 700 Millibar)?

Lösungen:

  1. 1063 Grad Celsius
  2. 6000 Grad Celsius
  3. 37 Grad Celsius
  4. Wasser
  5. 3 kWh entspricht etwa 0,60 Euro
  6. 18 Zentimeter
  7. Beton und Stahl haben den gleichen Längenausdehnungskoeffizienten, d. h. beide Stoffe dehnen sich bei Erwärmung gleich aus.
  8. 2000 Grad Celsius
  9. 55 bis 60 Grad Celsius
  10. Fahrenheit-Skala
  11. 1539 Grad Celsius
  12. 90 Grad Celsius

Spiel 3 – Die richtige Empfindung

Durch Mischen von kaltem und heißem Wasser aus der Leitung werden drei Gläser Wasser mit den Temperaturen 40 °C bzw. 43 °C bzw. 45 °C bereitgestellt. Die Gläser werden auf Styropor gestellt, damit der Inhalt nicht so rasch abkühlt. Die Gruppen müssen nun durch Eintauchen eines Fingers in die jeweilige Flüssigkeit feststellen, in welchem Glas (Gläser mit 1 bzw. 2 bzw. 3 beschriften) sich das Wasser mit 45 °C, 43 °C bzw. 40 °C befindet. Jede Gruppe legt sich auf eine Antwort fest.

Experiment 2 – Wie erreicht man tiefe Temperaturen?

Etwa 10 Eiswürfel werden in ein Handtuch gepackt und mit einem Metall- oder Holzhammer vorsichtig zerstoßen. Die Eissplitter kommen in ein Glas oder besser noch in einen Plastikbecher. In das zerstoßene Eis drücken wir ein Reagenzglas, das etwa 6 cm hoch mit Leitungswasser gefüllt ist. Mit dem Thermometer (besser: Digitalthermometer) messen wir die Temperatur des zerstoßenen Eises (etwa 0 °C) und des Wassers. Die Wassertemperatur nimmt relativ rasch von etwa 15 °C auf 6 bis 8 °C ab.

Frage: Was geschieht, wenn wir jetzt mehrere Kaffeelöffel mit Kochsalz (normales Speisesalz) unter das Eis rühren? Die nahe liegende Antwort, dass die Temperatur des Eises und damit des Wassers im Reagenzglas ansteigt, ist falsch! Eis und Kochsalz vermischt ergibt eine so genannte „Kältemischung“, die Temperaturen von Minus 18 °C erzeugen kann (Eis: Salz wie 3:1 im Hinblick auf das Gewicht; doch so genau kommt es nicht darauf an!). Mit dem Thermometer stellen wir im Eis-Salz-Gemisch sofort Temperaturen von Minus 12 Grad fest. Im Reagenzglas geht die Temperatur rasch auf Null Grad Celsius zurück. Bald bildet sich im Reagenzglas eine Eisschicht.

Spiel 4 – Ja oder Nein

Frage 1: In einem Glas befindet sich ein Teelöffel, der am oberen Ende ca. 3 cm aus dem Glas herausragt. In das Glas wird bis zum Rand 90 °C heißes Wasser gegossen.

Frage: Kann man den Teelöffel aus Metall noch mit den Fingern festhalten (ca. 2 bis 3 Minuten lang) oder wird er zu heiß?

Antwort: Man kann den Teelöffel mit den Fingern festhalten. Die Stellen des Löffels, die sich im Wasser befinden, können nach dem Herausziehen nicht angefasst werden. Metall ist zwar ein guter Wärmeleiter, jedoch nicht so gut, dass man den Löffel nicht mehr anfassen könnte.

Frage 2: Kann auch als Wettbewerb durchgeführt werden: In Gläser wird 80 °C heißes Wasser so eingefüllt, dass das Wasser bis ca. 3,5 cm unterhalb des Glasrandes steht. Kann man das Glas mit „spitzen“ Fingern am oberen Glasrand festhalten? Ja, es geht. Glas ist kein guter Wärmeleiter. Als Wettbewerb: Glas immer höher mit heißem Wasser füllen. Wer muss das Glas zuerst abstellen?

Frage 3: Löst sich Zucker schneller in warmem oder in kaltem Wasser auf? Je ein Stück Würfelzucker wird in ein Glas mit Leitungswasser (ca. 15 °C) und in ein Glas mit ca. 50 °C heißem Wasser gelegt. Klar ist, dass der Würfelzucker sich im heißen Wasser schneller auflöst.

Weitere Ideen

  • Gleichartige Stäbe (nicht zu lang) aus Kupfer, Eisen, Aluminium und Glas in eine Kerzenflamme halten. Wer legt den Stab zuerst aus der Hand? (Die Person mit dem Kupferstab, da Kupfer der beste Wärmeleiter unter den vier Stoffen ist)
  • Temperaturen schätzen und dann messen: Im Sommer oder im Herbst: Temperatur des Asphalts auf der Straße bei Sonneneinstrahlung; Temperatur eines dem direkten Sonnenlicht ausgesetzten Kupferblechs; Raumtemperatur; Temperatur von Steinen, die in der Sonne liegen; Temperatur eines Holzstückes, das in der Sonne liegt…
  • Was heißt Anomalie des Wassers? Antwort: Wasser dehnt sich bei Erwärmung von 0 °C auf 4 °C nicht aus, sondern zieht sich zusammen. Wäre es anders, würden Seen vom Grund aus zufrieren und die Fische würden auf einer Eisfläche liegen.

Andacht: Heiß oder kalt

In Osteuropa kam es im 18. Jahrhundert vor, dass reiche Leute ihre Häuser abends und nachts von Wachpersonal bewachen ließen. Ein solcher Wachmann war eines Abends unterwegs, als er am Waldrand auf einen berühmten Rabbi traf, der dort noch ein wenig spazieren ging. „Für wen gehst Du?“, fragte der Rabbi. Der Wachmann gab Auskunft. Danach fragte dieser Mann den Rabbi: „Und für wen geht Ihr, Rabbi?“. Der Rabbi war im Innersten aufgewühlt. Für wen ging er? Ging er für Gott, dem zu dienen seine wichtigste Aufgabe war? Lag ihm Gottes „Besitz“ am Herzen, seine gesamte Schöpfung, insbesondere die Menschen und noch einmal besonders die Kinder Israels?

Heiß oder kalt. Nichts dazwischen. Also nicht lau, nicht lauwarm. In der Offenbarung des Johannes sagt der auferstandene Christus an den Gemeindevorsteher in Laodizea: „Weil du aber lau bist und weder warm noch kalt, werde ich dich ausspeien aus meinem Munde.“ (Offb. 3,16)

Kaltes Wasser erfrischt im heißen Orient. Heiß ist aber auch gut. Die Beduinen in der Wüste trinken sogar in der Hitze heißen Tee. Lauwarmes Wasser aus einer Zisterne ist schlecht. Man spuckt es aus.

Christus erwartet von uns, dass wir heiß sind. Ganz bei der Sache. Dass wir für unseren Glauben eintreten. Dass es uns weh tut, wenn die Kirchen leer sind. Dass wir uns freuen, dass wir an Gott glauben können. Dass der heilige Geist unser Leben verändert. Dass man es in unseren Familien spürt, dass Christus uns zu unserem Vorteil aufgefordert hat: „Trachtet zuerst nach dem Reich Gottes“.

Wenn Christen lau sind, dann meinen sie, dass sie alles richtig machen. Dann ist der Glaube eine nette Verschönerung des normalen Lebens. Oft genug sind dann Erfolg, Macht und Geld wichtiger als Christus. Wenn man solchen Menschen sagen würde „Trachtet zuerst nach dem Reich Gottes“, dann würden sie einen vermutlich nur verständnislos anblicken. Jesus hat es ernst gemeint mit der Nachfolge. Er hat seinen Jüngern es regelrecht verboten, sich Sorgen zu machen. Klar hat er ihnen gesagt: „Ihr könnt nicht Gott dienen und dem Geld“. Laue Christen meinen, dass man da einen Kompromiss finden muss. Wo Jesus „nein“ sagt, suchen laue Christen einen Kompromiss. Die Geschichte mit dem Rabbi geht noch weiter. Der Rabbi fragte den Wachmann, ob er für ihn, den Rabbi, arbeiten wolle. Der sagte erfreut zu und fragte, was denn seine Aufgabe sei. Der Rabbi antwortete: „Dass du mich immer daran erinnerst, dass ich Gott diene“.

Ich bin überzeugt, dass der auferstandene Christus an diesem frommen Juden seine Freude hatte.

  • Autor / Autorin: Manfred Pohl
  • Autor / Autorin:
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