Wenn der Kerze die Luft ausgeht - Experiment für Kinder

Wenn der Kerze die Luft ausgeht - Experiment für Kinder

Zum Brennen brauchen Kerzen Luft. Das wisst ihr wahrscheinlich schon. Was passiert, wenn der Kerze beim Brennen die Luft ausgeht, das könnt ihr hier ausprobieren. Die Kerze geht nämlich nicht nur aus, sondern es passiert noch etwas anderes und das hat mit den Verbrennungsprodukten zu tun. Denn es entsteht auch noch Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid. Hier gibt's eine Menge zu beobachten. Probiert´s aus.

  • Was ihr dazu braucht: ein Teelicht, ein Feuerzeug, ein Glas, einen Teller, Wasser und die Hilfe eines Erwachsenen. Für das Flaschenexperiment braucht ihr eine kleine Tortenkerze und ein Stück Knete auf dem ihr die Kerze aufstellen könnt sowie eine Glasflasche
  • Schwierigkeitsgrad: einfach, mit Hilfe eines Erwachsenen
  • Altersempfehlung: ab fünf Jahren.

Hier das "Unterdruck mit Kerze" Video:


Und so geht das "Unterdruck mit Kerze" Experiment

Dieses Experiment sind eigentlich drei Experimente. Ihr startet ganz einfach. Zündet ein Teelicht an und stülpt ein Trinkglas darüber. Beobachtet genau was passiert.

Die Kerze erlischt unter dem Glas schnell.


Als nächstes wiederholt ihr das Experiment auf einem tiefen Teller. Füllt vorher etwas Wasser auf den Teller. Stellt das Teelicht ins Wasser, zündet es an und stülpt wieder das Glas darüber. Hier passiert im Prinzip das gleiche, aber es gibt mehr zu sehen.

Wasserdampf kondensiert und Wasser steigt in das Glas.


Als letztes könnt ihr das Ganze noch einmal wiederholen, aber diesmal mit einem größeren Gefäß als einem Trinkglas. Zum Beispiel mit einer hohen Vase oder einer Flasche, sowie wie wir es im Video gemacht haben.

In einer Flasche brennt die Kerze Länger und mehr Wasser steigt in die Flasche.


Was passiert in diesem Experiment und warum ist das so?

Unter einem Trinkglas kann die Kerze nicht lange brennen. Nach ein paar Sekunden geht sie aus. Wenn ihr genau hinschaut, seht ihr, dass das Glas beschlagen ist. Ein feiner Wasserfilm ist an der Innenwand des Glases entstanden.
Wenn ihr das Ganze auf einem tiefen Teller mit Wasser wiederholt, seht ihr, dass das Wasser in das Glas steigt, kurz bevor die Kerze erlischt. Das Teelicht wird wie von einem Aufzug nach oben geschoben.
Mit einem größeren Gefäß brennt die Kerze eine Weile länger. Aber auch hier erlischt sie nach einer Weile und es steigt Wasser in das Gefäß.

Beim Brennen der Kerze verbraucht die Flamme den Sauerstoff in der Luft. Den braucht sie nämlich zum Brennen. Aber es passiert noch etwas anderes, dass ihr zunächst nicht sehen könnt. Durch die Verbrennung entstehen nämlich noch Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf. Das sind die Verbrennungsprodukte des Kerzenwachses. Der Wasserdampf schlägt sich als feiner Kondenswasserfilm auf der Innenseite der Gefäßwand ab. Wasserdampf kondensiert also zu Wasser. Das Wasser braucht aber viel weniger Platz als der Dampf. Dadurch entsteht ein Unterdruck in dem Gefäß. Der Unterdruck wird dadurch ausgeglichen, dass das Wasser in das Gefäß steigt. Manchmal könnt ihr lesen, dass der Grund den Unterdruck das Verbrauchen des Sauerstoffs ist, aber das stimmt nicht.

8 Kommentare

  • Man sieht bei 3:40 erhebliche Bläschenbildung...
    Und wenn das System geschlossen ist - wieso sollte da entstehender Wasserdampf, der schnell an der Glaswand kondensiert, eine Veränderung bewirken?
  • Ich hatte vorhin das Experiment noch einmal mit einem Wasserglas wiederholt, dabei sind gar keine Bläschen ausgetreten. In dem Video entstehen ja tatsächlich Bläschen, aber grob geschätzt sind vielleicht 5 ml Luft ausgetreten und danach ca. 200 ml Wasser eingeströmt. Bei der Verbrennung entsteht Wasserdampf, also ein Gas mit einem deutlichen Volumen, das auf ein sehr kleines Wasservolumen kondensiert. Das ist der tatsächliche Grund für den Unterdruck in der Flasche. Zusätzlich kommt noch dazu, dass ein ein Teil des entstehenden CO2 sich im Wasser löst und auch noch etwas zum Unterdruck beiträgt.

  • Aber wenn da 200 ml Wasserdampf während der Verbrennung entstehen, dann müssten die ja vor dem Kondensieren irgendwo sein und sich irgendwie bemerkbar machen. Wie groß mag das Volumen der Flasche sein? 1,5 l? Wenn sie nun übergestülpt wird entstehen und kondensieren 200 ml Wasserdampf - wie sollte das eine Veränderung bewirken? Dann müsste es ja zunächst einen erheblichen Überdruck geben. Oder das geht so schnell, dass es keine sichtbaren Auswirkungen hat. Es ist m.E. die Proportionalität zwischen Kelvintemperatur und Volumen, dass das Wasser in die Flasche zieht.
  • Bei Raumtemperatur geschieht die Kondensation von Wasserdampf zu Wasser fast unmittelbar. Was man zum Beispiel aus einem dampfenden Wasserkessel herauskommen sieht, ist ja nicht der Wasserdampf sondern die kondensierten Wassertröpfchen.
    Umgekehrt, wenn man 200 µl Wasser schlagartig verdampft – das passiert zum Beispiel in einem Verbrennungsanalysator (z.B. TOC-Gerät) - beobachtet man den umgekehrten Effekt, man hat es dann mit einem kurzen Druckanstieg im System zu tun.

  • Wenn es um der Flasche schnell entsteht und kondensiert, dann sollte in der Flasche makroskopisch gar keine Veränderung sichtbar sein. Wenn zwischen Entstehung und Kompensation messbar Zeit vergeht, dann dürfte das Wasser nicht steigen, solange die Kerze brennt, sondern müsste eher sinken.
    Wenn die Flasche drüber ist, ist das System geschlossen, die Kerze brennt immer weniger, weil ihr die Frischluft fehlt, der Sauerstoffanteil sinkt. Je schwächer die Kerze wird, desto kälter wird das Gasgemisch in der Flasche, welches dadurch komprimiert. Das erzeugt dann Unterdruck. So "richtig ab" geht es dann, wenn sie aus ist - meiner Meinung nach... Aber ich will gar nicht mit aller Gewalt recht bekommen, das Video ist schön, mag sich jeder selbst eine Meinung bilden.
  • Eine schöne Diskussion. Man sieht, das Phänomen ist gar nicht so einfach zu erklären. In den meisten Videos heißt es "der Sauerstoff wird verbraucht und dadurch entsteht ein Unterdruck". So einfach ist es leider nicht. Aber es macht Spaß, darüber zu diskutieren!
    Schönen Abend, Christoph

  • Ich denke, dass das Wasser steigt, weil das zunächst heiße Gas im Glas abkühlt und dabei die Dichte steigt und das Volumen abnimmt. Der entstehende Wasserdampf war vorher nicht da und kondensiert dann an der Flasche - unterm Strich hat der auf das Volumen m.E. kaum Einfluss. Aber Gasvolumen ist proportional zur Kelvintemperatur.
  • Ja, durch die Kerze erwärmt sich die Luft und kühlt sich wieder ab. Das hat aber kaum einen Einfluss auf den Druck im Glas. Ansonsten würde man beim Erwärmen sehen, dass Bläschen aus dem Glas aufsteigen nach außen blubbern. Das ist aber nicht der Fall. Stattdessen steigt von Anfang an der Wasserspiegel im Glas - erst sehr langsam, dann sehr schnell, wenn der Wasserdampf kondensiert.

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