Die Luft - ein unsichtbares Phänomen

Inhaltsverzeichnis

1. Inhaltsverzeichnis

2. Einleitung: Luft - Was ist das überhaupt ?

3. Warum Thema ,,Luft" im Unterricht ?

4. Kinder als kleine Philosophen - Staunen und Wundern
4.1. Versuch
4.2. Versuch

5. Otto von Guericke

6. Schlusswort

7. Literaturverzeichnis

8. Quellennachweis

2. Einleitung: Luft - Was ist das überhaupt ?

Zu Beginn möchte ich sagen, dass ich mir das Thema Luft nicht ausgesucht habe, weil ich in dieser Thematik besonders bewandert wäre, oder weil ich mich bisher brennend für das Phänomen Luft besonders interessiert hätte.

Dies lag wahrscheinlich daran, dass ich die Luft nie so richtig wahrgenommen hatte, weil sie mich bisher so selbstverständlich umgab.

Durch die Entscheidung, mich für das Seminar mit dem Thema Luft zu befassen, wurde diese für mich zum Phänomen, dass ich in kindlicher Weise neu kennenlernte und hinterfragen musste.

Um mich in das Thema einzuarbeiten, stellte ich mir zu aller erst die Frage: Luft...Was ist das überhaupt ?

Nun, zuerst einmal ist Luft, wenn wir den Lexika Glauben schenken, ein Gasgemisch bestehend aus 78,1% Stickstoff, 20,93% Sauerstoff, 0,94% Edelgasen(Argon, Xenon, Neon, Helium, Krypton) und 0,03% Kohlendioxid.¹

Die Anzahl der Luftteilchen(oder Moleküle) pro Volumeneinheit ist von der Temperatur abhängig.

Kalte Luft besitzt viele Teilchen pro Raumeinheit, hat somit eine hohe Dichte und sinkt demzufolge nach unten.

Warme Luft besitzt wenig Teilchen pro Raumeinheit, hat somit eine geringe Dichte und steigt demzufolge nach oben.

Die Gewalt der Luft können wir manchmal in den Nachrichten bestaunen, zum Beispiel wenn ein Tornado ganze Städte in Sekundenschnelle vernichtet oder wenn ein Orkan haushohe Wellen über ein Hafenbecken schleudert.

Weiterhin beruhen die uns aus dem Wetterbericht bekannten Hoch- und Tiefdruckgebiete auf der Bewegung von Luft:

Die Erde wird von der Sonne örtlich unterschiedlich erwärmt. Dort wo stärker erwärmt wird, steigt warme, leichte Luft auf und ,,hinterlässt" ein Tiefdruckgebiet, weil an dieser Stelle die Luft nicht mehr so stark auf die Erde drückt.

Dorthin strömt kältere, schwerere Luft und erzeugt ein Hochdruckgebiet. Diese Strömung bezeichnet man dann als Wind.

Aber was ist Luft für Kinder ?

Luft ist für Kinder ein Mysterium. Sie können es nicht glauben, wenn man ihnen erzählt, dass Luft Kraft oder ein Gewicht hat. Wie sollten sie auch, denn sie nehmen die Luft ja nur sehr selten wahr.

Deshalb sollte es die Aufgabe der Lehrer sein, die Kinder auf solche Phänomene hinzuweisen, ihr Interesse dafür zu wecken und ihnen letztlich helfen, Erklärungen dafür zu finden.

3. Warum Thema ,,Luft" im Unterricht ?

Wie schon gesagt, nehmen Kinder Luft meist nicht als solche wahr. Sie ist für sie ein großes Nichts, wie dies auch der Spruch ,,Du bist Luft für mich!" zum Ausdruck bringt. Angesichts der Tatsache, dass Luft aber eben doch etwas ist, und dass, wenn es keine Luft mehr gäbe, wir alle sterben würden, bin ich der Meinung, dass die Luft auf jeden Fall im Unterricht irgendwann einmal thematisiert werden sollte.

Die Kinder sollten auch Lernen, dass Luft von Pflanzen produziert wird, und dass der Mensch dabei ist, die Produktionsstätten der Luft - insbesondere den tropischen Regenwald - systematisch zu vernichten.

Es ist wichtig, dass Kinder für die Natur und ihre Phänomene sensibilisiert werden, denn sie sollten auch sehen, wie es um unseren Planeten steht, wenn wir weiter so verschwenderisch mit ihm umgehen.

Die Aufgabe des Lehrers sollte darin bestehen, den Kindern zu zeigen, dass Luft ,,da" ist, und dass sie auch enorme Kräfte besitzt. Kinder würden es zum Beispiel nie glauben, dass es die Luft einmal geschafft hat, 16 Pferde in ihre Schranken zu verweisen, die versucht haben, zwei durch Luft zusammengehaltene Kugeln auseinander zu ziehen.

Mit anderen Worten: Lehrer sollten Kinder dazu hinführen, die Selbstverständlichkeit gegenüber der Luft in Interesse umzuwandeln.

4. Kinder als kleine Philosophen - Staunen und Wundern

In diesem Kapitel möchte ich zwei schöne Versuche zeigen, mit denen man Kindern im Unterricht zeigen kann, dass Luft kein Nichts ist.

Den zweiten Versuch, den ich gleich beschreiben werde, führte ich einem siebenjährigen Mädchen aus meiner Nachbarschaft vor und erntete nach Gelingen ein höchst verwundertes Gesicht, einen offenen Mund und ein sehr eindeutiges ,,Hä ?".

Allerdings zeigte ich beide Versuche auch im Seminar und stieß auch dort noch auf einige sehr erstaunte Studentengesichter.

4.1. Versuch 1

- Beschreibung:

Ein Ball wird unaufgepumpt auf einer Balkenwaage gewogen. Das Ergebnis wird notiert. Dann wird der Ball fest aufgepumpt und noch einmal auf der Balkenwaage gewogen (s.Abb.1).

- Beobachtung:

Der Ball wiegt nach dem Aufpumpen etwas mehr. ¬ Ergebnis: Anhand dieses Versuchs können Kinder sehr gut (ein-)sehen, dass Luft existiert beziehungsweise sogar ein Gewicht hat, denn der Ball ist ja nach dem Einpumpen von Luft schwerer. Dies ist ein sehr einfacher Versuch, dem es jedoch nicht an Effektivität mangelt: Auch noch sehr junge Kinder können ihn nachvollziehen, weil er sehr unkompliziert funktioniert und keinerlei Vorkenntnisse verlangt. Und außerdem, welches Kind liebt keine Bälle?

Abb.1

Als ich diesen Versuch im Seminar durchführte, fragte ich meine Kommilitonen, was sie denn nun vermuten, wann der Ball mehr wiegen würde (aufgepumpt oder unaufgepumpt). Den Meisten war es klar, dass der Ball aufgepumpt schwerer sein würde. Einige jedoch schauten mich etwas fragend an. Ich denke allerdings, dass dies an der Einfachheit meines Versuchs lag, und meine Frage nach dem Gewicht des Balles wohl eher als Fangfrage verstanden wurde.

Meine Kommilitonen waren also nicht sonderlich beeindruckt, aber bei Kindern wird jener Versuch wohl ein gehöriges Maß an Staunen und Interesse hervorrufen.

4.2. Versuch 2

- Beschreibung:

Eine Salatöldose wird mit etwas Wasser gefüllt. Dann wird die Dose mit unverschlossenem

Deckel mit einem Bunsenbrenner von unten her erhitzt. Wenn ein Teil des Wassers verdampft ist, wird die Flamme des Bunsenbrenners abgedreht und der Deckel fest verschlossen(s.Abb.2).

- Beobachtung:

Die Saltatöldose ,,schrumpelt" zusammen.

- Ergebnis:

Der Wasserdampf treibt die in der Dose vorhandene Luft nach außen und ,,zieht" somit praktisch ein Vakuum, was durch Verschließen des Deckels abgedichtet wird(und somit erst zum Vakuum wird).

Da die Luft das Bestreben hat, sich im Raum auszudehnen, drückt sie von außen die Salatöldose, die wie ein ,,Luft-Nichts" im Raum steht, zusammen.

Abb.2

Dieser Versuch ist für Grundschulkinder recht schwer komplett zu fassen, denn er verlangt das Verstehen der Vakuumbildung durch das Austreten von Wasserdampf und das Erfassen des Phänomens Vakuum.

Allerdings halte ich es auch für unnötig, Grundschulkindern diese Tatsachen so detailliert zu vermitteln.

Ich würde den Versuch einfach vorführen, und mit einfachen Mitteln und Sätzen erklären, dass es die Luft ist, welche die Salatöldose zusammendrückt.

Damit rückt man sich als Lehrer sowieso schon in das gleiche Licht wie Houdini, der Zauberer, der mit seinen ,,Tricks" seine Zuschauer verblüffte.

Dies stellte ich fest, als ich - wie schon oben angesprochen - diesen Versuch meinem siebenjährigen Nachbarskind zeigte.

Noch effektiver ist dieser Versuch natürlich, wenn man die Kinder eine Dose von Hand zusammendrücken lässt, bevor man den ihn durchführt. Dann sehen sie was für eine Kraft die Luft besitzt, nämlich mindestens genau so viel wie ihre eigene Hand (was sie einem vorher wahrscheinlich nie geglaubt hätten).

Ich musste allerdings feststellen, dass dieser Versuch nicht nur bei Kindern Staunen und Verwunderung erzeugt. Auch bei der Durchführung im Seminar konnte ich verblüffte, ja fast entsetzte Gesichter entdecken.

Dies wurde natürlich noch dadurch verstärkt, dass fast keiner die richtige Vermutung bezüglich des Ergebnisses geäußert hatte, als ich danach gefragt hatte. Um ehrlich zu sein, hätte ich auch einen anderen Ausgang des Versuchs erwartet.

Die meisten spekulierten darauf, dass sich die Dose ausdehnen würde, immerhin verhindere man ja das Austreten des Wasserdampfes durch Verschließen des Deckels. Andere wiederum vermuteten, dass der Deckel aufspringen wird(was auch ich glaubte).

Auf jeden Fall sah ich in den Gesichtern meiner Kommilitonen vor und nach der Durchführung des Versuchs angestrengtes Überlegen und Nachdenken und ich war mir sicher und freute mich, dass dieses Experiment nicht nur Kinder, sondern auch Erwachsene in Staunen versetzten kann.

Jenes Experiment funktionierte nach dem Prinzip eines Versuchs, der schon vor ca. 350

Jahren, allerdings in etwas bombastischerer Form, einmal durchgeführt worden war.

Mit besagtem Versuch und dem Mann, der ihn durchführte und auch entwickelte, möchte ich mich in Kapitel 5 beschäftigen.

5. Otto von Guericke

Vorweg ist zu Otto von Guericke zu sagen, dass er der Mensch ist, der zu den Erkenntnissen über Luft gelangen ist, die wir heute aus Lexika kennen.

Umso mehr wird es einen wundern (oder auch nicht),dass Otto von Guericke von Berufswegen eigentlich kein Wissenschaftler war, sondern Politiker. Trotzdem ging er in die Geschichte ein als bedeutender Naturforscher und Erfinder.

Von Guericke wurde am 20.November 1602 in Magdeburg geboren.

Zwischen 1617 und 1626 studierte er Jura, Mathematik und Festungsbau.

Nach seiner Rückkehr aus Helmstedt und Jena, wohin er wegen des 30-jährigen Krieges umgezogen war, nach Magdeburg, wurde er dort aufgrund seines politischen Engagements zu einem bedeutenden Mann. 1646 wurde er schließlich zum Bürgermeister ernannt. 1681 brach in Magdeburg die Pest aus und Von Guericke floh zu seinem Sohn in Hamburg. Dort starb er am 11.Mai 1686.

Doch Otto von Guericke war - wie schon gesagt - nicht nur Politiker, sondern auch Forscher und Erfinder und besonders im Bereich der Luft kam er durch Vordringen zur Wurzel einer Sache und durch kritisches Nachdenken zu besonders bedeutsamen Erkenntnissen. So wurde auch der bekannteste Versuch zum Nachweis des Luftdrucks von ihm geliefert: Die Magdeburger Halbkugeln(s. Abb.3).

Abb.3

Otto von Guericke führte den oben genannten Versuch wie folgt durch:

Er setze die oben abgebildeten halbkugeligen Metallgefäße luftdicht aufeinander und befestigte Eisenringe am Ende jeder Halbkugel.

An jede der Kugeln wurden acht Pferde gespannt, die versuchen sollten, die Kugeln auseinanderzureißen.

Die 16 Pferde schafften es jedoch nicht, die Kugeln zu trennen und somit war bewiesen, dass das Gewicht der Luft die beiden Kugeln von außen zusammenhält, beziehungsweise dass Luft ein Gewicht hat.

Als von Guericke nämlich Luft in den Kugelinnenraum einleitete, ließen sich die Kugeln ohne Probleme voneinander trennen.

Weiterhin zeigte er - dass Luft sich pumpen lässt

- dass Luft sich im luftleeren Raum gleichmäßig ausdehnt
- dass Schall sich im luftleeren Raum nicht fortpflanzt
- und dass die Luft in der Atmosphäre Druck auf die Erde ausübt.

6. Schlusswort

Zum Abschluss möchte ich noch sagen, dass es wichtig und interessant für mich war, dieses Seminar zu besuchen, da ich mich, wie ich ehrlich zugeben muss, vorher nie besonders für Naturwissenschaften interessiert habe. Wohl schon für die Natur, wohl aber nie für ihre Gesetzmäßigkeiten.

Dass mir diese Themen jetzt so viel Spaß gemacht haben, lag wahrscheinlich daran, dass ich mich diesmal wie ein Kind mit den Phänomenen der Natur beschäftigt habe, ich sie mir somit wieder neu erschlossen habe und zum ersten Mal Spaß daran fand.

Auf jeden Fall kann ich jetzt, wenn mich jemand etwas über Luft fragt, ihm oder ihr genaue Erklärungen darüber abgeben und ihm oder ihr sogar noch auf einfache aber interessante Weise zeigen, dass Luft kein Nichts ist.

7. Literaturverzeichnis

- Klein, Heinrich, Hg. Sachunterricht in Praxis und Theorie. Landauer Schriften zur Grundschulpädagogik. Band 1. Landau: Erziehungswissenschaftliche Hochschule Rh.- Pf., Abteilung Landau, 1988.
- Klein, Heinrich. Den Sachen auf den Grund gehen: Auf dem Weg zu naturwissenschaftlicher Bildung in der Grundschule. Landau: 1998 (Verlag unbekannt)

8. Quellenverzeichnis

- Abb.1 : Luft. 1.Aufl. Stuttgart: Ernst Klett Verlag, 1972

- Abb.2 : s. Abb.1

- Abb.3 : http://www.deutsches-museum-bonn.de/meisterwerke/halbkugeln/default.html

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¹ Aus: http://www.stawa.de/energie/bestandteile.htm