Weihnachtsbaumkugeln im Experiment

http://blog.forschenfuerkinder.de/2017/12/26/weihnachtsbaumkugeln-im-experiment/ Christbaumkugeln_bunte Kugeln_Glänzende Weihnachtsbaumkugeln

Bei mir daheim wird zu jedem Weihnachtsfest ein kleiner Weihnachtsbaum aufgestellt.
Der wird am Heiligabend im Wohnzimmer aufgestellt &  von den Kindern geschmückt. Darauf freuen sie sich schon ab dem Moment, an dem wir gemeinsam einen Baum besorgen. Für mich & meine Familie beginnt mit dem Baumschmücken unser Weihnachtsfest: Zeit für die & mit der Familie.

http://blog.forschenfuerkinder.de/2017/12/26/weihnachtsbaumkugeln-im-experiment/  Weihnachtsbaum Christbaumschmuck Lichterkette
Unser Weihnachtsbaum.

Schon kurz nach den Feiertagen stellen wir unseren Baum dann zurück ins Freie, von wo er uns allabendlich einen gemütlichen Schein ins Wohnzimmer schickt.

Dazu wird er, mit Ausnahme der Lichterkette, komplett abgeschmückt. Da wir in jedem Jahr mindestens eine neue Kugel für den Baum geschenkt bekommen, habe ich mir in diesem Jahr überlegt, was man mit der ein oder anderen Christbaumkugel mal ausprobieren könnte & vielleicht ist das auch etwas, das Dir & Deinem Forschernachwuchs gefallen könnte.

Wie ist das bei Dir? Nutzt Du in jedem Jahr den selben Weihnachtsbaumschmuck oder wechselst Du die Farbgestaltung zu jedem Weihnachtsfest? Bei mir wird der Baum immer rot geschmückt.

Für das Experiment, das ich Dir heute vorstellen möchte, ist die Farbe Deiner Weihnachtsbaumkugeln allerdings egal. Sie sollten nur nicht aus Plastik, sondern aus Glas sein. Solltest Du Deine Kugeln noch für das nächste Jahr aufbewahren wollen, kannst Du auch ein silbernes Messer oder ein anderes Besteckteil schwarz färben.

Was wir brauchen: Christbaumkugeln aus Glas, Wäscheklammer, Kerze, Feuerzeug, Silbermesser, -gabel oder -löffel, Glas mit Wasser gefüllt, Papiertücher; Gefäß mit Wasser zum Löschen (falls nötig).

Was zu tun ist: Stell Dir ein Glas mit Wasser auf den Tisch, direkt neben Deine Kerze. Jetzt klemmst Du eine Weihnachtsbaumkugel Deiner Wahl in die Wäscheklammer. Achte darauf, dass sie gut fixiert ist.

http://blog.forschenfuerkinder.de/2017/12/26/weihnachtsbaumkugeln-im-experiment/ Flamme Ruß Kerze
Schwärze Deine Kugel mit Hilfe der Kerzenflamme.

Nun hältst Du Deine Kugel in die Flamme. Mal in den unteren Bereich der Kerzen, nahe am Docht, mal am äußeren Rand. Schau Dir kurz an, ob Deine Kugel verfärbt wurde. Du wirst schnell erkennen, wo sie sich besonders gut schwarz verfärbt. Wenn Du die geeignete Stelle in der Kerzenflamme gefunden hast, dann schwärze die gesamte Kugel. Wenn alles schwarz ist, lässt Du Deine Kugel kurz abkühlen.

Jetzt steckst Du die Weihnachtsbaumkugel in das Wasserglas. Siehst Du, was passiert?

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Drücke die schwarze Kugel unter Wasser.

Was wir gelernt haben: Deine Christbaumkugel ist von der Kerzenflamme schwarz gefärbt worden.

Du wirst gemerkt haben, dass dies vor allem im oberen Bereich der Kerzenflamme gut funktioniert, Deine Kugel schwarz zu verfärben. Das liegt daran, dass es in den unterschiedlichen Bereichen der Kerzenflamme unterschiedliche Reaktionen gibt. So wird gerade im gelb-orange-leuchtenden Teil der Flamme Ruß gebildet, das Du als „schwarze Substanz“ auf Deine Kugel aufgebracht hast.

Deine Kerze brennt, wenn alle folgende Bedingungen vorliegen, die eine Flamme zum Brennen benötigt: Sauerstoff aus der Luft, Energie in Form von Hitze & Brennstoff.
Der Brennstoff Deiner Kerze ist übrigens verdampfendes, gasförmige Wachs.
Beim Anzünden der Kerze schmilzt das Wachs rund um den Docht, wandert durch Kapillarwirkung im Docht in Richtung der Flamme & verdampft dort duch die Hitze.

Dort, wo das Wachs verbrannt wird, bleibt Ruß übrig. Ruß besteht fast ausschließlich aus Kohlenstoffatomen, die ein Nebenprodukt des Verbrennungsprozesses sind. Die Verbrennung des Wachses erfolgt vor allem in den äußeren Bereichen der Flamme, dort, wo der Sauerstoff mit dem Wachs in Kontakt kommen kann.

 

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Die Zonen der Kerzenflamme.

Im unteren Bereich Deiner Flamme siehst Du eine bläuliche Färbung. Diese Farbe resultiert u.a. aus molekularem Kohlenstoff (C2), das bei den komplexen Reaktionen der Verbrennung innerhalb der Kerzenflamme entsteht.

Der dunkle Bereich der Kerzenflamme, direkt um den Docht herum, besteht fast ausschließlich aus Wachsdampf. Hier liegt die Temperatur der Flamme bei gerade einmal 600°C, was nicht ausreicht, um den Wachs komplett zu verbrennen. Das kann erst passieren, wenn das Wachs sich weiter in die Flamme herauf bewegt.

Die Kerzenflamme verrußt also in den äußeren Flammenzonen die glänzende Oberfläche unserer Weihnachtsbaumkugel. Dadurch erscheint die Oberfläche schwarz.

Halten wir die Gegenstände dann aber ins Wasser, erscheint die Oberfläche nicht mehr schwarz. Das liegt daran, dass kleine Luftblasen an der Oberfläche hängen bleiben. Die rußige Oberfläche ist nämlich nicht mehr glatt, wie vor der Verrußung, sondern weist eine rauhe Oberflächenstruktur auf; sie hat quasi kleine „Berge & Täler“. Daran können die Luftteilchen hängen bleiben, die mit der Kugel unter Wasser gedrückt werden.

Da die Oberfläche der Luftteilchen glatt ist, schicken diese das eintreffende Licht in unser Auge zurück. Das Licht wird von den Lichtteilchen reflektiert. Somit erscheint der Gegenstand nicht mehr schwarz, sondern glänzend silbrig.
Nur dort, wo die Lichtstrahlen noch auf das Ruß treffen, erscheint die Oberfläche – auch im Wasser – schwarz.

Dabei ist es übrigens unwichtig, ob Deine Christbaumkugel vorher grün, rot, silbern oder gold war…am Ende glänzen alle schwarz-verrußten Oberflächen silbern.

Jetzt wünsche ich Dir viel Spaß beim Nachmachen & Ausprobieren & hoffe, dass Du ein frohes Weihnachtsfest erleben durftest.

Deine Andrea

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