Versuche mit Mütze
Intention
Die SuS überprüfen die Isolationswirkung von Winterkleidung, indem sie mit warmem Wasser gefüllte Gläser mit verschiedenen Materialien isolieren und das Temperaturverhalten nachmessen. Sie erfahren die Bedeutung von Kleidung als Isolator, indem sie das gemessene Temperaturverhalten von isolierten und nicht-isolierten Wasserbehältern vergleichen.
Lernausgangslage
von dieser Lernausgangslage können Sie ausgehen:
- Einige Kinder werden die Ergebnisse des Versuchs der Vorstunde ("Wärmt die Mütze?") präsent haben
- Conceptual Change bei Kindern ist ein Prozess, alte Erklärungen sind immer noch präsent. Es ist damit zu rechnen, dass einzelne Kindern noch äußern, dass die Mütze wärmt (auch wenn sie in der Vorstunde festgehalten haben, dass die Mütze nicht wärmt)
Mögliche Vorgehensweisen
Einstieg
Einstieg über Rekapitulation der Ergebnisse der Vorstunde: Die Mütze macht nicht warm, sie hält warm!
Wiederholung der Erkenntnisse der Vorstunde.
- Was kann eine Mütze leisten?
- Was kann eine Mütze nicht leisten?
- Woher kommt die Wärme?
Erarbeitung
Demonstration eines Versuchsaufbaus zur Überprüfung der Isolationswirkung von Winterkleidung;
Die SuS stellen Analogien her:
- Das Glas mit dem warmen Wasser entspricht dem Körper,
- Der Eiskugelbeutel entspricht der „Kälte“, d.h. der Umgebungstemperatur im Winter
Anschließend werden in Gruppen analoge Versuche zur Isolationswirkung durchgeführt.
Ein Referenzversuch ohne Isolierung wird von der Lehrkraft durchgeführt.
Die SuS halten Vermutungen und Messergebnisse auf zwei Arbeitsblättern fest.
Versuchsaufbau - Versuchsmaterial
Versuchsmaterial
pro Gruppe:
- eine Schüssel (kleine Kunststoffwanne, Sortierkiste o.ä.)
- ein Becherglas
- ein Plastikbeutel (Butterbrot- oder Gefrierbeutel)
- 2-3 Gummiringe
- ein Schülerthermometer
- ca. 300 ml heißes Wasser (ca. 70 °C)
- ein Eiskugelbeutel mit Eis
- Foto vom Material pro Gruppe
für die Klasse:
- eine Auswahl an geeigneten Isoliermaterialien
Das Auswahlangebot an Materialien sollte aus der Erfahrungswelt der Kinder stammen und einen Bezug zu Kleidung im weitesten Sinne besitzen. Es ist sinnvoll, die Kinder an der Zusammenstellung zu beteiligen. Wichtig ist, dass gute und schlechte Wärmeleiter, auch in unterschiedlichen Materialstärken vertreten sind. Geeignet sind z.B. - Handschuh,
- Schal,
- Fell,
- T-Shirt-Stoff,
- Geschirrhandtuch,
- Frotteewaschlappen,
- Teddy-Futterstoff,
- Alufolie,
- etc.
Versuchsdurchführung
Durchführung:
Pro Gruppe wird ein Becherglas mit einem von den Kindern ausgewählten Isoliermaterial umhüllt und (um eine Durchnässen zu vermeiden) in einen Plastikbeutel gesteckt. Außen um den Beutel wird der Eiskugelbeutel gewickelt und mit Gummiringen fixiert. Das Ganze wird in die Kunststoffwanne bzw. Schüssel gestellt.
Die Lehrkraft füllt die Bechergläser mit heißem Wasser. Die SuS stellen Thermometer in das Becherglas, lesen nach kurzer Zeit zum ersten Mal die Temperatur ab und notieren den Messwert.
Nach ca. 15 min. wird auf ein Zeichen hin (z.B. Kurzzeitwecker) erneut abgelesen und der Wert notiert.
Die SuS halten Vermutungen und Messergebnisse auf zwei Arbeitsblättern fest.
Versuchsdokumentation
Die SuS halten Vermutungen und Messergebnisse auf zwei Arbeitsblättern fest.
Abschluss
Die Messergebnisse werden in einer Tabelle an der Tafel zusammengetragen und verglichen. Die SuS finden Erklärungen für die unterschiedlichen Endtemperaturen.
Auswertungstabelle (Beispiel für eine Tafelanschrift)
Gruppe | Material | zu Beginn | zum Schluss | Unterschied |
L | --- | 70 °C | 30 °C | 40 °C |
1 | Handschuh | 70 °C | 55 °C | 15 °C |
2 | Fell | 70 °C | 50 °C | 20 °C |
3 | Alufolie | 70 °C | 35 °C | 35 °C |
... | | | | |
In der Tabelle werden untereinander die Messergebnisse der Lehrkraft, die den Referenzversuch ohne Isoliermaterial durchgeführt hat, sowie der SuS-Gruppen aufgelistet.
Von links nach rechts:
- Gruppe
- verwendetes Material
- Ausgangstemperatur (ist bei allen gleich)
- Endtemperatur (hängt vorwiegend vom jeweils verwendeten Isoliermaterial ab. Die Bechergröße und die verstrichene Zeit spielen auch eine Rolle, beides sollte deshalb gleich gehalten werden!)
- errechnete Temperaturdifferenz (kann als Maß der Isolierwirkung des jeweils verwendeten Materials angesehen werden)