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.
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.
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.
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.
Und wenn das System geschlossen ist - wieso sollte da entstehender Wasserdampf, der schnell an der Glaswand kondensiert, eine Veränderung bewirken?
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 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.
Schönen Abend, Christoph
Leider ist die Erklärung, die Sie geben sehr irreführend, was man auch an obigen Kommentaren sieht. Der Wasserdampf, der während der Verbrennung entsteht, besteht ja gerade aus Sauerstoff aus der Luft, und Wasserstoff aus dem Wachs der Kerze.
Sobald das System abgeschlossen ist, ist ein Unterdruck durch kondensierenden Wasserdampf also genau das Kondensieren (eines Teils) der Verbrennungsrückstände des Sauerstoffs, der Sauerstoff wird also zu Wasser verbraucht.
Je nach genauem Aufbau und Durchführung ist der Großteil des Unterdrucks aber dadurch zu erklären, dass sich im Glas oder der Flasche schon heiße gasförmige Verbrennungsprodukte und erwärmte Luft befinden, z.B. durch Einströmen während man das Glas überstülpt, bevor das System durch das Wasser abgeschlossen wird. Der Großteil des Unterdrucks ist durch das Abkühlen der Verbrennungsprodukte und umgebenden Luft verursacht, und nicht den chemischen Verbrauch des Sauerstoffs zu CO2 und Wasser.
In dem Versuch mit der Flasche kann man klar die beiden Anteile sehen, Wasseranstieg durch Sauerstoff-zu-Wasser-Verbrauch während die Kerze brennt, Wasseranstieg nach Erlöschen durch Abkühlung. Dort kann man auch gut sehen, dass beim Überstülpen der Flasche sich thermisch ausdehnende Luft austritt, was einen Teil des späteren Unterdrucks verursacht.
Was denkst du?