Thermometer – hei├č oder kalt?Thermometer – hei├č oder kalt?

Einheit: Thermometer – hei├č 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 Steigb├╝gel
Ben├Âtigte Materialien: 15 Eisw├╝rfel, 4 Gl├Ąser, Papierserviette(n), 1 Teekocher, 1 Digitalthermometer, 1 Kerze(n), 1 Streichh├Âlzer, 2 Reagenzgl├Ąser, 1 Styroporplatte(n)

Ein bunter Mix zu Temperatur und Thermometer

Hei├č oder kalt sind Empfindungen. Thermometer messen Temperaturen genau. Wobei Empfindungen und Einsch├Ątzungen wichtig sind. Dieser Vorschlag kann in M├Ądchen- oder Jungengruppen oder auch in gemischten Gruppen durchgef├╝hrt 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 ÔÇô Da schmilzt das Eis

Bei etwa 12 Personen werden zwei Gruppen gebildet. Die Aufgabe besteht darin, dass der Eisw├╝rfel in einer Hand m├Âglichst 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 Eisw├╝rfel in der Hand geschmolzen haben. Das Schmelzwasser l├Ąuft auf eine Papierserviette oder auf ein Tuch.

Spiel 2 ÔÇô 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 Verf├╝gung stehen Gef├Ą├če mit Leitungswasser (etwa 15 ┬░C) und Gef├Ą├če mit 60 ┬░C hei├čem Wasser. Die Mischungstemperatur von 40 ┬░C soll durch Empfindung hergestellt werden. Ein Glas mit 40 ┬░C (immer wieder mit Thermometer nachpr├╝fen und hei├čes Wasser dazugie├čen) steht als Vergleichsobjekt zur Verf├╝gung. 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 f├╝r jede Gruppe die Temperatur ihrer Wassermischung gemessen. Gewonnen hat, wer am n├Ąchsten an die 40 ┬░C herankommt (die Temperaturdifferenz z├Ąhlt!). Tipp: Die Gef├Ą├če auf Styropor stellen, dann k├╝hlt das Wasser weniger schnell ab.

Experiment 1 ÔÇô Wasser dehnt sich aus beim Erw├Ąrmen

Die Jugendlichen k├Ânnen ihre Lehrer in der Schule fragen, ob sie Reagenzgl├Ąser f├╝r ein  paar Experimente in der Jugendgruppe ausleihen d├╝rfen. Ein Digitalthermometer kann sicher auch von einer Schule ausgeliehen werden oder es m├╝sste in einem Baumarkt gekauft werden.

Wenn man das Reagenzglas bis etwa 5 cm unterhalb des oberen Randes mit Wasser f├╝llt, kann man das Glas mit der Hand festhalten, selbst wenn das Wasser im Reagenzglas 85 ┬░C hei├č ist.

Das Experiment kann so vorgef├╝hrt werden: Die Jugendlichen stehen im Halbkreis um die Leitungsperson und k├Ânnen auch mitmachen. Mit einem Filzstift wird an das Reagenzglas in H├Âhe der Wasseroberfl├Ąche ein Strich angebracht. Das Wasser sollte gef├Ąrbt werden (z. B. durch Tinte oder durch kleine farbige Papierschnipsel von einer Serviette). Nun h├Ąlt man das Reagenzglas in die Flamme einer Kerze. Das untere Teil des Glases wird durch Ru├č schwarz, (den Ru├č 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 Wasseroberfl├Ąche steigt ├╝ber den Markierungsstrich.

Die Jugendlichen k├Ânnen das Glas ebenfalls in die Kerze halten. Sie k├Ânnen auch die Temperaturmessungen durchf├╝hren.

Information: Wie entsteht die Celsius-Skala?

Wenn man ein nicht geeichtes Thermometer in eine Mischung aus Eis und Wasser h├Ąlt, stellt sich die Fl├╝ssigkeitss├Ąule im Thermometer auf eine Stelle ein, der man 0 Grad Celsius zuweist. Man k├Ânnte diese Stelle mit einem Filzstift markieren. H├Ąlt 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 k├Ânnten dann noch mal in 1-Grad-Schritte unterteilt werden.

Ich habe als Physiklehrer die Eichung mit der Celsiusskala mindestens 12 Mal durchgef├╝hrt (in Gruppenarbeit). Die Skalen waren h├Ąufig bis auf drei Prozent genau!

Quiz

1. Bei welcher Temperatur schmilzt Gold?

2. Wie hoch ist etwa die Temperatur auf der Sonnenoberfl├Ąche?
4000 ┬░C, 5000 ┬░C oder 6000 ┬░C

3. Wie hoch ist die durchschnittliche K├Ârpertemperatur des Menschen?

4. Welches Material kann mehr W├Ąrme speichern: Wasser oder Sand?

5. Welche Energiemenge in Kilowattstunden braucht man ungef├Ąhr, um 100 Liter Wasser von 10 ┬░C auf 30 ┬░C zu erw├Ąrmen? 0,3 kWh, 3 kWh oder 30 kWh

6. Um wie viel Zentimeter ist der aus Eisen bestehende Eiffelturm (H├Âhe rund 300 m) an einem Sommertag mit 30 ┬░C h├Âher als im Winter bei minus 20 ┬░C?

7. Warum kann man Beton und Stahl miteinander beim Bauen von Hochh├Ąusern verbinden (im Hinblick auf die Erw├Ąrmung von Stahlbeton)?

8. Wie hoch ist etwa die Temperatur eines gl├╝henden Wolframdrahtes in einer Gl├╝hbirne?

9. Wie hoch ist etwa die Temperatur des Kaffees?

10. Welche Temperaturskala wird h├Ąufig in England oder in den USA verwendet?

11. Bei welcher Temperatur schmilzt Eisen?

12. Der ÔÇ×normaleÔÇť Luftdruck (1013 Millibar) entspricht einer H├Âhe ├╝ber dem Meeresspiegel von Null Meter. Dort siedet das Wasser bei 100 Grad Celsius. Bei welcher Temperatur siedet das Wasser auf 3000 m H├Âhe (Druck 700 Millibar)?

L├Âsungen:

  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 L├Ąngenausdehnungskoeffizienten, d. h. beide Stoffe dehnen sich bei Erw├Ąrmung 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 ÔÇô Die richtige Empfindung

Durch Mischen von kaltem und hei├čem Wasser aus der Leitung werden drei Gl├Ąser Wasser mit den Temperaturen 40 ┬░C bzw. 43 ┬░C bzw. 45 ┬░C bereitgestellt. Die Gl├Ąser werden auf Styropor gestellt, damit der Inhalt nicht so rasch abk├╝hlt. Die Gruppen m├╝ssen nun durch Eintauchen eines Fingers in die jeweilige Fl├╝ssigkeit feststellen, in welchem Glas (Gl├Ąser 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 ÔÇô Wie erreicht man tiefe Temperaturen?

Etwa 10 Eisw├╝rfel werden in ein Handtuch gepackt und mit einem Metall- oder Holzhammer vorsichtig zersto├čen. Die Eissplitter kommen in ein Glas oder besser noch in einen Plastikbecher. In das zersto├čene Eis dr├╝cken wir ein Reagenzglas, das etwa 6 cm hoch mit Leitungswasser gef├╝llt ist. Mit dem Thermometer (besser: Digitalthermometer) messen wir die Temperatur des zersto├čenen 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 Kaffeel├Âffel mit Kochsalz (normales Speisesalz) unter das Eis r├╝hren? 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 ÔÇ×K├ĄltemischungÔÇť, 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 zur├╝ck. Bald bildet sich im Reagenzglas eine Eisschicht.

Spiel 4 ÔÇô Ja oder Nein

Frage 1: In einem Glas befindet sich ein Teel├Âffel, der am oberen Ende ca. 3 cm aus dem Glas herausragt. In das Glas wird bis zum Rand 90 ┬░C hei├čes Wasser gegossen.

Frage: Kann man den Teel├Âffel aus Metall noch mit den Fingern festhalten (ca. 2 bis 3 Minuten lang) oder wird er zu hei├č?

Antwort: Man kann den Teel├Âffel mit den Fingern festhalten. Die Stellen des L├Âffels, die sich im Wasser befinden, k├Ânnen nach dem Herausziehen nicht angefasst werden. Metall ist zwar ein guter W├Ąrmeleiter, jedoch nicht so gut, dass man den L├Âffel nicht mehr anfassen k├Ânnte.

Frage 2: Kann auch als Wettbewerb durchgef├╝hrt werden: In Gl├Ąser wird 80 ┬░C hei├čes Wasser so eingef├╝llt, dass das Wasser bis ca. 3,5 cm unterhalb des Glasrandes steht. Kann man das Glas mit ÔÇ×spitzenÔÇť Fingern am oberen Glasrand festhalten? Ja, es geht. Glas ist kein guter W├Ąrmeleiter. Als Wettbewerb: Glas immer h├Âher mit hei├čem Wasser f├╝llen. Wer muss das Glas zuerst abstellen?

Frage 3: L├Âst sich Zucker schneller in warmem oder in kaltem Wasser auf? Je ein St├╝ck W├╝rfelzucker wird in ein Glas mit Leitungswasser (ca. 15 ┬░C) und in ein Glas mit ca. 50 ┬░C hei├čem Wasser gelegt. Klar ist, dass der W├╝rfelzucker sich im hei├čen Wasser schneller aufl├Âst.

Weitere Ideen

  • Gleichartige St├Ąbe (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 W├Ąrmeleiter unter den vier Stoffen ist)
  • Temperaturen sch├Ątzen und dann messen: Im Sommer oder im Herbst: Temperatur des Asphalts auf der Stra├če bei Sonneneinstrahlung; Temperatur eines dem direkten Sonnenlicht ausgesetzten Kupferblechs; Raumtemperatur; Temperatur von Steinen, die in der Sonne liegen; Temperatur eines Holzst├╝ckes, das in der Sonne liegt…
  • Was hei├čt Anomalie des Wassers? Antwort: Wasser dehnt sich bei Erw├Ąrmung von 0 ┬░C auf 4 ┬░C nicht aus, sondern zieht sich zusammen. W├Ąre es anders, w├╝rden Seen vom Grund aus zufrieren und die Fische w├╝rden auf einer Eisfl├Ąche liegen.

Andacht: Hei├č oder kalt

In Osteuropa kam es im 18. Jahrhundert vor, dass reiche Leute ihre H├Ąuser abends und nachts von Wachpersonal bewachen lie├čen. Ein solcher Wachmann war eines Abends unterwegs, als er am Waldrand auf einen ber├╝hmten Rabbi traf, der dort noch ein wenig spazieren ging. ÔÇ×F├╝r wen gehst Du?ÔÇť, fragte der Rabbi. Der Wachmann gab Auskunft. Danach fragte dieser Mann den Rabbi: ÔÇ×Und f├╝r wen geht Ihr, Rabbi?ÔÇť. Der Rabbi war im Innersten aufgew├╝hlt. F├╝r wen ging er? Ging er f├╝r Gott, dem zu dienen seine wichtigste Aufgabe war? Lag ihm Gottes ÔÇ×BesitzÔÇť am Herzen, seine gesamte Sch├Âpfung, insbesondere die Menschen und noch einmal besonders die Kinder Israels?

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

Kaltes Wasser erfrischt im hei├čen Orient. Hei├č ist aber auch gut. Die Beduinen in der W├╝ste trinken sogar in der Hitze hei├čen Tee. Lauwarmes Wasser aus einer Zisterne ist schlecht. Man spuckt es aus.

Christus erwartet von uns, dass wir hei├č sind. Ganz bei der Sache. Dass wir f├╝r unseren Glauben eintreten. Dass es uns weh tut, wenn die Kirchen leer sind. Dass wir uns freuen, dass wir an Gott glauben k├Ânnen. Dass der heilige Geist unser Leben ver├Ąndert. Dass man es in unseren Familien sp├╝rt, dass Christus uns zu unserem Vorteil aufgefordert hat: ÔÇ×Trachtet zuerst nach dem Reich GottesÔÇť.

Wenn Christen lau sind, dann meinen sie, dass sie alles richtig machen. Dann ist der Glaube eine nette Versch├Ânerung des normalen Lebens. Oft genug sind dann Erfolg, Macht und Geld wichtiger als Christus. Wenn man solchen Menschen sagen w├╝rde ÔÇ×Trachtet zuerst nach dem Reich GottesÔÇť, dann w├╝rden sie einen vermutlich nur verst├Ąndnislos anblicken. Jesus hat es ernst gemeint mit der Nachfolge. Er hat seinen J├╝ngern es regelrecht verboten, sich Sorgen zu machen. Klar hat er ihnen gesagt: ÔÇ×Ihr k├Ânnt nicht Gott dienen und dem GeldÔÇť. Laue Christen meinen, dass man da einen Kompromiss finden muss. Wo Jesus ÔÇ×neinÔÇť sagt, suchen laue Christen einen Kompromiss. Die Geschichte mit dem Rabbi geht noch weiter. Der Rabbi fragte den Wachmann, ob er f├╝r ihn, den Rabbi, arbeiten wolle. Der sagte erfreut zu und fragte, was denn seine Aufgabe sei. Der Rabbi antwortete: ÔÇ×Dass du mich immer daran erinnerst, dass ich Gott dieneÔÇť.

Ich bin ├╝berzeugt, dass der auferstandene Christus an diesem frommen Juden seine Freude hatte.

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