Unterwasservulkan

Kinder haben in ihrem Alltag einige Möglichkeiten Mischvorgänge von unterschiedlich Flüssigkeiten zu erleben.
Sie ...

• spüren, wie sich in der Badewanne das heiße Wasser mit dem kalten Wasser vermischt
• beobachten, wie kalte Milch im heißen Kaffee absinkt und sich beim Umrühren vermischt.
• erleben beim Schwimmen im See, dass das Wasser unten an den Füßen, kälter ist, als das Wasser an der Oberfläche

Kinder haben eher selten bereits die Vorstellung, dass warmes Wasser nach oben strömt. Ihre weiteren Vorstellungen sind von Alltagserfahrungen geprägt.

• Kinder machen die Erfahrung, dass Wasser unterschiedliche Temperatur haben kann und dass man sich z.B. an heißem Tee den Mund verbrennt.
• Die meisten Kinder wissen, dass sich heiße Getränke durch Pusten oder nach längerem Warten abkühlen. Auch in der Badewanne erleben Kinder, dass sich das heiße Wasser abkühlt.
• Kinder haben beobachtet, wie bunte Badekristalle langsam ihr Badewasser einfärben und wie sie dies durch „umrühren“ beschleunigen können.
  

Aussagen von Kindern während der Erprobung der Lernumgebung:

• „Es dampft aus der Flasche“
• „Sieht aus wie ein Schornstein“
• „Da ist eine rote Wolke im Wasser“
• „Die Farbe schwimmt“
• „Die Flasche bleibt rot“

Bei dieser Lernumgebung sind Vorerfahrungen zum Thema Wasser notwendig. Den Kindern sollte bewusst sein, dass Wasser erwärmt werden und unterschiedliche Temperaturen haben kann. Ein erstes Verständnis, wie es im Wasser zu unterschiedlichen Bewegungen und Durchmischungen kommt, ist eine wichtige Voraussetzung, um später anschlussfähige Konzepte zum Wasserkreislauf auf der Erde zu entwickeln. Den Kindern sollte vorab verdeutlicht werden, warum das warme Wasser eingefärbt wird.

Tipp: Heißes Wasser kann auch mit Krepppapier eingefärbt werden. Das Papier für mindestens 10 Minuten in das Wasser legen und danach entfernen. Danach muss wieder heißes Wasser nachgefüllt werden, damit die Temperatur hoch genug ist. Bei der Umsetzung ist darauf zu achten, dass die Knete den Flaschenhals gut abdichtet. Wird die Knete zu tief in den Flaschenhals eingedrückt, kann diese später nur schwer wieder entfernt werden. Der Durchmesser der Öffnung am Flaschenhals sollte nicht zu klein gewählt werden, da das Wasser dann nicht mehr aus der Flasche strömt. In der Flasche sollte keine Luft miteingeschlossen sein.

• Fülle anstelle von heißem Wassers, kaltes eingefärbtes Wasser in die Flasche und beobachte was passiert, wenn die Knete entfernt wird. Wähle eine Flasche mit sehr großer Öffnung am Flaschenhals. Wie schnell strömt das eingefärbte Wasser jetzt aus der Flasche. Vergleiche den Vorgang mit einer Flasche, welche nur eine sehr kleine Öffnung hat.
• Nimm zwei identische Flaschen. In eine wird kaltes blau eingefärbtes Wasser und in die zweite wird heißes grün eingefärbtes Wasser eingefüllt. Beide Flaschen werden komplett aufgefüllt. Stelle beide in das kalte Wasserbecken und beobachte was passiert. Vergleiche beide farbigen Flüssigkeiten. Beobachte, was passiert, wenn sich beide eingefärbten Flüssigkeiten im Wasser vermischen.
• Stelle mehrere unterschiedliche Flaschen nebeneinander in das kalte Wasserbecken. Diese sind mit heißem, eingefärbten, Wasser befüllt. Beobachte und vergleiche wie das eingefärbte Wasser aus jeder Flasche austritt.

Was sind die Eigenschaften von kaltem und warmem Wasser?
In warmen Wasser sind die „Wasserteilchen“ viel beweglicher als in kaltem Wasser. Sie können sich freier bewegen und brauchen deshalb aber auch mehr Platz. Warmes Wasser nimmt in fast allen Fällen ein größeres Volumen als kaltes Wasser ein. Die Masse des Wassers bleibt dabei gleich. Bei warmem Wasser ist die Dichte (Masse pro Volumen) kleiner als bei kaltem Wasser. Wasser „schwimmt“, bzw. strömt nach oben, wenn seine Dichte kleiner ist als die Dichte der Flüssigkeit, in die es eindringt. Dieses Phänomen ist auch bei Luft zu beobachten. Warme Luftschichten „strömen“ über kältere Luftschichten.