Sachunterricht: Vorweihnachtliche Experimente mit Kerzenlicht

In den Schulen leuchten auf den Adventskränzen inzwischen zwar eher LED-Teelichte als Kerzen, doch abseits der Klassenzimmer hat Kerzenschein gerade Hochsaison :)

Das war auch der Anlass für Chemikerin und Lehrerin Kathi Keinstein, einen Blogbeitrag (erschienen als Gastbeitrag im Blog "Die Angelones") verschiedenen Experimenten mit Kerzen und Flammen zu widmen. Vier davon stellen wir euch hier vor.

4 Experimente für den vorweihnachtlichen Sachunterricht:

• Die wandernde Flamme
• Licht, das Schatten wirft
• Die Kerze im Windschatten
• Die Kerze im Glas – der Wassertrick

Über Keinsteins Kiste 

"Keinsteins Kiste" ist Kathis eigener Blog. Er enthält zahlreiche tolle Anregungen und wir freuen uns, dass sie in hier selbst vorstellt:

Liebe Kathi, wie entstand die Idee für deinen Blog?

Im Frühling 2015 war ich inmitten meines Aufbaustudiums zur Chemielehrerin (das ich hier in der Schweiz berufsbegleitend gemacht habe) arbeitssuchend. Nichtsdestotrotz hatte ich den ganz grossen Drang, mein Fachwissen mithilfe der Didaktik, die ich damals lernte, weiterzugeben. Per Zufall bin ich in jener Zeit über einen Elternblog gestolpert, der mir vor Augen führte, dass "Bloggen" sich längst nicht nur um Mode und Kosmetik dreht ... es hat regelrecht "Zoom!" gemacht. Und ich habe angefangen, Themen aus dem Chemielehrplan in leicht verständliche Blogartikel zu verpacken.

Was finden Besucher deines Blogs in „Keinsteins Kiste“?

Von den theoretischen Lehrplan-Themen bin ich schnell zu Erklärungen rund um Chemie im (Familien-)Alltag gekommen, denn Chemie ist schliesslich überall und alles ist Chemie. Von Haushaltschemikalien und Lifehacks über Gesundheit und Ernährung bis zu spannenden Fragen von kleinen und grossen Forschern ist alles dabei. Das Beste ist aber die Chemie (und Physik und Biologie ...) zum Mitmachen: Im Bereich "Experimente" findet ihr ganz viele Experimentieranleitungen zum Nachmachen für das ganze Jahr.

Und im nächsten Jahr 2021 habe ich Grosses vor: Dann werdet ihr in der Kiste meine Chemie zum Mitmachen auch in Buchform finden!

Sind die Experimente, Informationen und Anregungen auch für Lehrerinnen und Lehrer als Inspiration für den Schulunterricht geeignet?

In jedem Fall! "Keinsteins Kiste" habe ich schliesslich als Inspiration für meine (auch angehenden) Lehrerkollegen ins Leben gerufen. Durch die vermehrte Ausrichtung auf Nicht-Fachpersonen und auf das Experimentieren zu Hause richtet er sich heute längst nicht nur mehr an Fachlehrpersonen, sondern auch und insbesondere an alle Lehrer/innen, Erzieher/innen und Eltern, die ihren Nachwuchs-Forschern Naturwissenschaft zum Anfassen und Mitmachen ohne ein voll ausgerüstetes Schullabor vermitteln wollen.

Hier geht's direkt zu Keinsteins Kiste 

Sicherheitshinweise mit den Schülerinnen und Schülern besprechen

Bevor es ans Experimentieren geht, sollten Sie mit den Kindern die nötigen Sicherheitshinweise beim Umgang mit Feuer besprechen.

• Die Experimente sollten die Kinder natürlich nur unter Aufsicht einer Lehrperson durchführen.
• Die Kerzen stehen dabei auf einem nicht brennbaren Untergrund, so dass nichts passieren kann, falls doch mal eine umfällt.
• Während der Experimente sollten sich die Kinder langsam bewegen und nicht rennen.
• Zur Sicherheit steht für jedes Experiment ein grösseres Gefäss mit Wasser bereit, um notfalls Flammen sofort löschen zu können.

Die Experimente können alle auch im Rahmen eines Forschungskreises stattfinden. Wie das funktioniert, erfahren Sie im Beitrag „Der Forschungskreis“. 

Dort gibt es übrigens noch ein weiteres Experiment mit Kerzen für den Sacheunterricht :)

Die wandernde Flamme

Dieses Experiment zeigt den Schülerinnen und Schülern, dass eine Brandgefahr nicht erst beim direkten Kontakt zwischen Flamme und brennbarem Material besteht. Es verdeutlicht, warum sie im Umgang mit Kerzen besonders vorsichtig sein müssen und die Kerzen auf dem Adventskranz oder Weihnachtsbaum nicht unbeaufsichtigt brennen lassen sollten.

Material: Kerze/Teelicht, Feuerzeug/Streichhölzer, Holzstäbchen, Gefäss mit Wasser 

Vorbereitung: Kerze anzünden und das Gefäss mit Wasser daneben aufstellen.

Fragestellung: Was passiert, wenn man ein Holzstäbchen etwa einen halben Zentimeter über eine Kerzenflamme hält?

Nachdem das Stäbchen Feuer gefangen hat, kann es im Wasserbehälter gelöscht werden. Auspusten ist evtl. nicht so leicht möglich.

Erläuterung: Auch die Luft um die Flamme herum ist so heiss, dass sich leicht brennbares Material, wie das Holzstäbchen, entzünden kann. Dieses Wissen sensibilisiert die Kinder  dafür, wie schnell eine Kerze „brandgefährlich“ werden kann.

Sicherheitshinweis: Wenn Sie mehrere Teelichte aufstellen, achten Sie auf einen Sicherheitsabstand von mindestens 3 cm zwischen den Kerzen. Bei vielen eng stehenden Teelichten kann die Temperatur schnell auf über 250 Grad Celsius steigen - dem Siedepunkt des Paraffins. Die einzelnen Flammen werden dann zu einem zusammenhängenden Feuer, das sich nur noch durch das Ersticken der Flamme löschen lässt. 

Licht, das Schatten wirft

Das Experiment kann auch zum Unterrichtsthema „Licht und Schatten“ durchgeführt werden.

Material: Kerze/Teelicht, Feuerzeug/Streichhölzer, Taschenlampe 

Vorbereitung: Kerze vor einer Wand aufstellen und anzünden. Den Raum abdunkeln. 

Fragestellung: Was sehen wir, wenn wir mit einer Taschenlampe gegen die Kerze leuchten? Nur den Schatten der Kerze oder wirft auch die Flamme einen Schatten?

Beobachtung: Die Flamme wirft einen Schatten, der sich leicht transparent an der Wand abzeichnet wie der Schatten der Kerze. Kann Licht also einen Schatten werfen?

Erläuterung: Der Grund für den Schatten sind kleine Russteilchen, die beim Verbrennen des Kerzenwachses entstehen. Die geradlinige Ausbreitung des Lichts der Taschenlampe wird durch sie teilweise verhindert und der leicht sichtbare Schatten entsteht.

Die Kerze im Windschatten

Die Schülerinnen und Schüler wissen natürlich, was passiert, wenn man gegen eine Kerzenflamme pustet: sie erlischt. Wie verhält es sich aber, wenn ein Hindernis vor der Kerze steht?

Material: Kerze/Teelicht, Feuerzeug/Streichhölzer, Getränkekarton (er sollte noch gefüllt sein, damit er nicht umkippt), runde Flasche

Teil 1:

Vorbereitung: Die Kerze anzünden und zunächst den Getränkekarton ca. 2 – 3 cm davorstellen.

Fragestellung: Was passiert, wenn man gegen den Getränkekarton pustet?

Beobachtung: Beim Pusten gegen den Getränkekarton erlischt die Flamme nicht. 

Erläuterung: Die Luft trifft auf das Hindernis und wird nach rechts und links abgeleitet. Die Flamme wird nicht getroffen und brennt deshalb weiter.

Teil 2:

Vorbereitung: Die Kerze anzünden und die Flasche ca. 2 – 3 cm davorstellen.

Fragestellung: Was passiert, wenn man gegen die Flasche pustet?

Beobachtung: Nach dem Pusten gegen die Flasche geht die Flamme aus. 

Erläuterung: Die Luft trifft auf das Hindernis, wird aufgrund der runden Form aber nicht zu den Seiten abgeleitet, sondern strömt entlang der Flaschenwand und trifft auf die Kerzenflamme.

Die Kerze im Glas – der Wassertrick

Hier stellen wir euch das Experiment mit der Kerze im Glas vor. Die Kinder wissen danach bereits, was passiert, wenn man ein Glas über eine brennende Kerze stülpt: sie geht aus. Jetzt fügen wir aber noch ein weiteres Element hinzu:

Material: Kerze/Teelicht, Feuerzeug/Streichhölzer, Teller, 1 Glas mit gefärbtem Wasser (für bessere Sichtbarkeit), 1 leeres Glas 

Vorbereitung: Die Kerze in der Mitte des Tellers aufstellen und anzünden. Das gefärbte Wasser in den Teller giessen. Das leere Glas daneben bereitstellen.

Fragestellung: Was passiert, wenn man das leere Glas über die Kerze stülpt?

Beobachtung: Die Kerze erlischt und das Wasser im Glas beginnt zu steigen.

Erklärung: Die Kerze geht aus, weil der Sauerstoff unter dem Glas schnell verbraucht ist. Während die Kerze brennt, dehnt sich die Luft durch die Wärme um die Kerze herum aus. Erlischt die Kerze und damit auch die Wärmequelle, zieht sich die Luft wieder zusammen. Dadurch entsteht im Glas ein Unterdruck und das Wasser, das verhindert, dass Luft nachströmen kann, wird ins Glas gedrückt.