Kaltwasserschwimmer

Kaltwasserschwimmer
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  • FL01088
  • ab 14 Jahre
  • Metall, Glas
  • ein Kaltwasserschwimmer
Das archimedische Prinzip lässt sich mit diesem Kaltwasserschwimmer sehr schön demonstrieren.... mehr
Produktinformationen "Kaltwasserschwimmer"

Das archimedische Prinzip lässt sich mit diesem Kaltwasserschwimmer sehr schön demonstrieren. Das handgefertigte Glasobjekt schwimmt bei ca. +4 Grad Celsius Wassertemperatur gerade so hoch, dass sich die blaue Kugel über dem Wasserspiegel befindet. Sie sinkt jedoch langsam nach unten, wenn die Flüssigkeit wärmer wird, da die Dichte dann abnimmt. Bei Zimmertemperatur taucht die blaue Kugel etwa zur Hälfte in das Wasser ein.

Fügt man dem Wasser Salz hinzu und verändert auf diese Weise seine Dichte, so ändert sich die Eintauchtiefe des Kaltwasserschwimmers ebenfalls: Er steigt auf. Alkohol hat beispielsweise eine geringere Dichte als Wasser, also sinkt der Kaltwasserschwimmer beim Hinzufügen von Alkohol ebenfalls tiefer in die Flüssigkeit ein. Folgendes Vorgehen bietet sich an:

  • Man kühlt Wasser auf +4 Grad Celsius ab und gibt den Kaltwasserschwimmer in die Flüssigkeit und beobachte, was passiert.
  • Man wartet, bis sich die Temperatur des Wassers auf Zimmertemperatur erhöht hat, und beobachte wie sich die Schwimmhöhe verändert.
  • Danach gibt man den Kaltwasserschwimmer in heißes Wasser.
  • Man fügt dem heißen Wasser nach und nach immer mehr Kochsalz hinzu.

Macht man den Versuch mit Wasser, so kann man außerdem die Dichteanomalie von Wasser zeigen. Normalerweise nimmt die Dichte eines Stoffes zu, je kälter er wird. Für Wasser jedoch gilt dies nicht. Die größte Dichte weist es bei etwa +4 Grad Celsius auf. Bei dieser Temperatur hat es eine Dichte von einem Kilogramm pro Liter bzw. Kubikdezimeter. Kühlt man das Wasser weiter ab, sinkt der Kaltwasserschwimmer nicht weiter nach oben, wie dies bei einer anderen Flüssigkeiten der Fall wäre, deren Dichte bei abnehmender Temperatur konitnuierlich steigt. In diesem physikalischen Experiment kann man daher gut beobachten, wie die Dichte unterschiedlicher Flüssigkeiten von ihrer Temperatur abhängt.

Das archimedische Prinzip besagt, dass die Auftriebskraft eines Körpers in einem Medium ebenso groß ist wie die Gewichtskraft des vom Körper verdrängten Mediums. Medium heißt es deshalb, weil das Prinzip des Archimedes nicht nur für Flüssigkeiten, sondern auch für Gase gilt. Das bedeutet, dass der Kaltwasserschwimmer, bestehend aus Glas, Luft, Metallkügelchen und etwas Papier bei +4 Grad Celsius eine etwas geringere Dichte als Wasser hat, bei gleichem Volumen also etwas leichter ist. Erwärmt man das Wasser, so nimmt seine Dichte ab. Im Verhältnis wird der Kaltwasserschwimmer also immer "schwerer" und taucht deshalb immer weiter in die Flüssigkeit ein und verdrängt daher immer mehr Wasser. Zu jedem Zeitpunkt entspricht dabei das Gewicht des Wassers, das der Kaltwasserschwimmer verdrängt, exakt dem Gewicht des Kaltwasserschwimmers. Der Kaltwasserschwimmer muss jedoch immer mehr Wasser verdrängen, damit die Rechnung aufgeht, da die Dichte des Wassers bei steigender Temperatur immer weiter abnimmt.

Altersempfehlung: ab 14 Jahre
Material: Metall, Glas
Länge ca.: 12 cm
Gewicht ca. : 35 g
Geschenk für: Physiker/in, Biologen
Geeignet zum: Experimentieren, Knobeln
Einsatzort: Schule / Universität
Herkunft: Made in Germany
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