Auf den Spuren des
Verwandlungskünstlers
Wasser

Wasser - gerade Kinder sind sich oft nicht bewusst, wie unglaublich faszinierend und wichtig dieses Element ist. Der Mensch zum Beispiel besteht zu rund zwei Dritteln aus Wasser, die Erde auch. Und dank Wasser ist letztere auch bewohnbar. Das sind weit verbreitete Tatsachen, aber dennoch immer wieder faszinierend, nicht?  

Photo © Fanny Della Corte  

Wasser ist zudem ein Verwandlungskünstler. Von den vier Grundelementen - neben Feuer, Luft und Erde – kommt Wasser in der Natur als einziger Stoff in allen drei Aggregatszuständen (flüssig, fest und gasförmig) vor. Mit Experimenten zu Wasser könnt ihr Kindern dieses Wissen und vieles mehr auf spielerische Weise vermitteln. Und es ist auch für uns ganz spannend!  Neugierig? Bevor wir loslegen, Platz für ein wenig Theorie.  

Beim Prozess des Wasserkreislaufs wird das blaue Nass dank der verschiedenen Aggregatszustände auf natürliche Weise gespeichert und von einem Ort zum anderen transportiert. Ist die Natur nicht unglaublich gut geregelt?  

Und das funktioniert so: Die Strahlen der Sonne erwärmen die Erdoberfläche, das Wasser verdunstet und wechselt seinen Aggregatzustand von flüssig zu gasförmig in Form von unsichtbarem Wasserdampf. Dieser steigt nach oben bis die umgebende Luft so kalt wird, dass sie keinen Wasserdampf mehr aufnehmen kann und kondensiert. Winzige Tropfen entstehen, schliessen sich zusammen und bilden eine Wolke. Wird die Wolke zu schwer, das heisst sie ist mit kondensiertem Wasserdampf gesättigt, fällt Niederschlag auf die Erde (je nach Temperatur Regen, Schnee, Graupel oder Hagel). Das vom Himmel kommende Wasser geht auf der Erde unterschiedliche Wege, bis es wieder in Gewässer gelangt (oder vorher schon direkt auf der Oberfläche verdunstet). Der Kreislauf schliesst sich und beginnt wieder von vorne. 

In Form von Eis oder Schnee in den Bergen, zum Beispiel, macht das Wasser auch mal einen Zwischenstopp, bevor es nach dem Schmelzen wieder in den Kreislauf zurückkehrt. So ist Wasser weltweit in ständiger Bewegung. Und dieser natürliche Prozess ist von grösster Wichtigkeit für die Tier-und Pflanzenwelt. 

Nun geht’s von der Theorie zum praxisorientierten Lernen, das ist wirkungsvoller und auch viel spannender! Experimente machen Kindern die Abläufe verständlich, involvieren sie in den Prozess und wecken ihre Neugierde. Kinder experimentieren schon von klein auf mit allen Sinnen - und sehr gerne mit Wasser - um die Phänomene ihres Alltags besser zu verstehen. Probiert es aus und erkundet auf unkomplizierte Weise Wasser in all seinen Formen. Seid ihr bereit?

Diese Frage beschäftigt Kinder oft! Dazu gibt es ein einfaches Experiment mit Wasser, bei dem ihr beobachten könnt, welche Formen das blaue Nass durchläuft, bis es zu Regen kommt. 

Hier die Anleitung:   

1. Einen Behälter zur Hälfte mit Wasser füllen, Frischhaltefolie glatt darüber ziehen, mit einem Gummiband fixieren. Wichtig: Alle Elemente müssen durchsichtig sein.  

2. Das Experiment soll aufzeigen, wie die Sonne das Wasser erwärmt. Stellt daher den Behälter an einem sonnigen Tag direkt ans Sonnenlicht.  

3. Je nach Temperatur dauert es nicht lange, bis die Wassermoleküle die Wärme aufnehmen und immer aktiver werden, sich gegenseitig nicht mehr anziehen und gasförmig in die Luft steigen.  

4. Sie treffen auf die Folie und werden in Form von unzählig winzig kleinen Wassertropfen wieder flüssig, die Folie beschlägt sich. Die Tröpfchen verbinden sich, werden grösser und schwerer, bis sie nicht mehr an der Folie halten und wieder ins Wasser fallen. Wie bei der Wolke und dem Regen! 

Ein einfaches, aber effizientes Experiment, das auch den Wasserkreislauf vereinfacht darstellt. An weniger sonnigen Tagen: Verwendet sehr warmes Wasser, um den Prozess in Gang zu bringen, die Sonne könnt ihr mit einem gelben Ball symbolisch darstellen.

Wechselt Wasser den Aggregatszustand, bringt das teils auch weitere Änderungen mit sich. Bei Eis zum Beispiel. Der Wechsel von flüssig zu fest gehört zu unserem Alltag, doch sind sich vor allem Kinder nicht bewusst, wie speziell dieser Prozess ist! Was ist hier anschaulicher als ein Experiment mit Eis? Dazu braucht ihr:  

• Ein schmales Trinkglas, das aufrecht in den Tiefkühler passt 

• Kaltes, stilles Wasser 

• Einen wasserfesten Filzstift 

Das Experiment durchführen: 

1. Glas zu zwei Drittel füllen, den Wasserpegel markieren.  

2. Warten, bis das Wasser vollständig gefroren ist.  

3. Vergleicht dann die Höhe des Eises mit dem vorherigen Wasserniveau. Mit Eis ist der Pegel höher als vorher! Warum nur? 

Wasser dehnt sich aus, wenn es gefriert. Zwischen den einzelnen Molekülen gibt es grosse Lücken und das daraus resultierende höhere Volumen führt zu einer geringeren Dichte. Macht das Experiment mit ein paar Eiswürfeln im Wasser. Genau, sie schwimmen! Auch wenn ihr an dieses Phänomen gewöhnt seid, ist diese Tatsache aussergewöhnlich! Denn feste Stoffe sind generell schwerer als die flüssigen, da die Moleküle näher zusammenrücken und so über eine grössere Dichte verfügen. Eis müsste also sinken. Aber keine Regel ohne Ausnahme. Und die heisst hier die Anomalie des Wassers, auch Dichteanomalie genannt. Faszinierend, nicht? 

So explodiert zum Beispiel bei tiefen Temperaturen eine volle Glasflasche oder auch eine Wasserleitung, denn gefriert Wasser zu Eis, erzeugt das einen grossen Druck (höheres Volumen). Und dringt Wasser in Gesteinsritzen und gefriert, sprengt es sogar Stein (Frostsprengung). Davon zeugen die Schlaglöcher im Asphalt.  

Wisst ihr noch, was es für den Übergang von der flüssigen Materie in den gasförmigen Zustand braucht? Ja, Wärme! Die Moleküle werden immer aktiver, sie tanzen, bis sie sich loslassen und gasförmig werden. Ist das nicht gerade beim Wasserkochen zu beobachten? Da wird Wärme zugeführt und sehr heisser Wasserdampf steigt auf. Ist dieser denn wirklich gasförmig? Probiert es aus und experimentiert mit Wasser:  

1. Das blaue Nass in einer Pfanne erhitzen. 

2. Bei der Zuführung von viel Wärme, beginnt Wasser zu kochen.  

3. Dampf steigt in Schwaden auf (Achtung, heiss!). 

Aber sollte dieser Wasserdampf nicht unsichtbar sein? Wieso sehen wir denn den Dampf, der aus der Pfanne steigt?

Geht das schnell erhitzte Wasser in grossen Mengen die Luft, stösst es unmittelbar auf die kältere Umgebung und Teile des gasförmigen Wassers kondensieren zu feinsten Tröpfchen (wie im obigen Experiment). Es entsteht Nassdampf und der ist sichtbar! Beim Ausatmen im Winter könnt ihr dieses Phänomen ebenfalls beobachten. Und auch beim Nebel: Das tagsüber verdunstete Wasser kühlt am Abend so schnell ab, dass es schon in den unteren Schichten auskondensiert und winzig kleine Wassertropfen schweben fein verteilt in Bodennähe. Geht ihr durch dichten Nebel, werden eure Kleider und Haare feucht. Trifft gasförmiges Wasser auf sehr kalte Oberflächen, wird es sogar direkt fest, es entstehen die Eiskristalle des winterlichen Reifs! 

Bei anderen Verdunstungsvorgängen ist Wasserdampf aber nicht sichtbar. Stellt ihr ein Glas Wasser an einen Ort, wo es keine Wärmequelle gibt, verdunstet es langsam und steigt unsichtbar in die Luft. Der jeweilige Aggregatszustand des Wassers ist also von Temperatur und Druck abhängig.

Mit Wasser experimentieren, weckt das nicht auch in uns Erwachsenen wieder den Forscherdrang, den wir als Kind hatten? Phänomene werden durch Beobachtung ergründet, Fragestellungen auf spielerische Art beantwortet. Das Element Wasser ist vielfältig und komplex, noch Vieles gäbe es zu erkunden und Spannendes zu entdecken: Wasser ist und bleibt ein Wunder der Natur.