Feuer ist dreieckig. Also nicht wirklich das Feuer selbst, aber die meisten Erklärungen, die Grundschüler zu Phänomenen des Feuers bekommen, folgen einer dreieckigen Form. Das Verbrennungsdreieck ist die Antwort auf die Frage, was ein Feuer alles zum Brennen braucht: Brennstoff, Sauerstoff, Wärme. Hier zeige ich euch drei wunderbare einfache Experimente, mit denen ihr die drei Seiten des Verbrennungsdreiecks leicht veranschaulichen könnt. Und noch ein paar andere feurige Experimente…
Hier seht ihr den Blog-Beitrag als Video-Tutorial
Alle Experimente findet ihr auch einzeln als fertige Videos zum Vorführen im Unterricht auf der Forscherfrosch Themenseite „Feuer“. Aber es soll in diesem Blog-Beitrag nicht nur um das Verbrennungsdreieck gehen, sondern auch um die grundlegenden Fragen: Warum rät uns die Feuerwehr, bei einem Wohnungsbrand auf allen Vieren zu flüchten? Und hält ein Luftballon die Hitze einer Flamme aus?
Los geht es aber mit den drei Versuchen zu Brennstoff, Sauerstoff und Wärme und der Frage: Was braucht ein Feuer, um zu brennen? Am einfachsten könnt ihr diese drei Seiten des Verbrennungsdreiecks veranschaulichen, indem ihr drei Kerzen bzw. Teelichte nehmt und jedem jeweils eine der drei Feuerkomponenten wegnehmt. Für diese Experimente braucht ihr außer den Teelichten nur ein Glas, etwas Wasser (am besten in einer Wasserspritze) und etwas zum Anzünden. Ziel der Experimente ist, dass die Kinder selbst die drei unterschiedlichen Gründe herausfinden, warum in allen drei Experimenten die Kerze am Ende ausgeht.
Beim ersten Teelicht zieht ihr den Docht aus dem Wachs heraus. (Ihr müsst also vorher darauf achten, Teelichte zu wählen, bei denen die Dochte nicht mit dem Wachs fest verschmolzen sind.) Dadurch raubt ihr dem Teelicht die erste Komponente: den Brennstoff. Wenn ihr das Teelicht jetzt am Docht entzündet, wird es nach wenigen Sekunden ausgehen, weil das Feuer keine Nahrung mehr findet.
Über das zweite Teelicht lasst ihr die Kinder ein Glas stülpen, nachdem es angezündet wurde. Wieder wird das Teelicht nach wenigen Sekunden verlöschen, weil ihm der für jede Verbrennung notwendige Sauerstoff fehlt. „Brennen“ bedeutet im Grunde nichts anderes als „Reagieren mit Sauerstoff“. Daher hat die Verbrennung viel Gemeinsam mit einem anderen bekannten Prozess, dem Rosten. Auch hier reagiert Metall mit Sauerstoff — allerdings viel viel langsamer als bei der Verbrennung.
Beim dritten Experiment kommt die Wasserspritzpistole oder Blumenspritze zum Einsatz: Die Kerze wird angezündet und ausgespritzt. Ganz einfach! Es geht bei diesen Experimenten natürlich nicht darum, überraschende Ergebnisse zu erzielen. Fast alle Kinder werden bei allen drei Experimenten richtig voraussagen können, was passiert. Es geht darum, die unterschiedlichen Gründe für das Verlöschen der Kerzen herauszufinden.
Dann haben wir die drei „Zutaten“, die ein Feuer zum Brennen braucht und können daraus das Verbrennungsdreieck zusammensetzen. Am einfachsten könnt ihr euch ein Modell für ein Verbrennungsdreieck aus einem Auto-Warndreieck bauen, das ihr für weniger als 10 € im Internet bekommt. Die drei Komponenten klebt ihr auf die drei Seiten. Das Ausrufezeichen ersetzt ihr einfach durch das Bild einer Flamme. Fertig!
Wenn ihr das Dreieck noch um eine vierte Komponente erweitern wollt, dann achtet beim Kauf darauf, dass das Ausrufezeichen des Warndreiecks an einem beweglichen Arm hängt. Dann könnt ihr den grundlegenden drei Komponenten noch ein vierte hinzufügen: Mischung. Denn ob sich ein Material entzündet, hängt oft davon ab, wie gut es sich mit dem Sauerstoff der Luft vermischt, also wie groß die einzelnen Stücke des Brennstoffs sind. Das kennt jeder, der schon einmal mit großen Holzscheiten versucht hat, einen Kamin in Gang zu bringen. Und auch viele Menschen im Bergbau oder Getreidemühlen mussten schon erleben, dass es zu schrecklichen Staubexplosionen kommen kann, wenn sich Kohle oder Mehl als feiner Staub mit dem Luftsauerstoff mischen. Ich verweise hier gerne auf das Experiment „Mehlstaubexplosion“ auf der Themenseite „Feuer“.
Und hier noch zwei weitere großartige Feuer-Experimente — eines zum Tüfteln und eines zum Staunen. Für das erste benötigt ihr zwei Kerzen mit deutlich unterschiedlicher Länge (oder zwei Teelichte, die in unterschiedlicher Höhe stehen) und ein großes Glas oder Windlicht. Die Kerzen werden angezündet und das Glas darüber gestülpt. Nun ist die Rätselfrage: Welche Kerze geht zuerst aus? Oder gehen vielleicht beide Kerzen gleichzeitig aus? Überlegt mal selbst, bevor ihr die Lösung lest…
Dieses Experiment geht letztlich der Frage nach, ist das Kohlendioxid, das bei der Verbrennung entsteht leichter oder schwerer als Luft? Sammelt sich das CO2 unten am Boden, sodass die kleine Kerze ausgeht, oder steigt es hoch im Glas und bringt die große Kerze zum Verlöschen? Die Lösung seht ihr nach etwa 20 Sekunden (wenn ihr darauf geachtet habt, dass das große Glas unten dicht abschließt und keine frische Luft nachströmen kann…): Die große Kerze geht zuerst aus, die kleine folgt wenige Sekunden später. Ist CO2 also leichter als Luft? Nein, eigentlich nicht. CO2 ist eigentlich schwerer als Luft. In manchen Höhlen sammeln sich daher gefährliche Seen aus Kohlendioxid, in denen man ersticken kann. Das CO2 in unserem Experiment ist aber anders als in der Höhle: Es ist heiß! und was heiß ist, steigt nach oben. Das CO2 steigt also hoch im Glas, drückt die verbliebene Frischluft mit ihrem Sauerstoff im Glas nach unten und die kleine Kerze kann länger brennen. Hättet ihr´s gewusst?
Dieses Experiment ist nicht nur ein kniffliges Rätsel, sondern es bietet auch einen praktischen Mehrwert: Bei Zimmerbränden rät die Feuerwehr, auf allen Vieren den Raum zu verlassen. Das Experiment zeigt den Grund: Unten bleibt am längsten Sauerstoff übrig, während sich oben Rauch und CO2 sammeln.
Und jetzt halten wir zum Schluß noch einen Ballon in eine Kerze! Aber zur großen Enttäuschung der Kinder gibt es keinen fetten Knall. Der Ballon hält das Feuer aus! Wie kann das gehen?
Nehmt einen großen Ballon, pustet ihn einmal gründlich auf, um ihn zu dehnen und lasst die Luft wieder raus. Jetzt füllt ihr so viel Wasser in den Ballon, wie unaufgepustet hineingeht,pustet ihn dann wieder auf und knotet ihn zu.
Jetzt nähert ihr den Ballon voooorsichtig einer Kerzenflamme. Das Wasser im Ballon kühlt die Gummihaut, sodass der Ballon nicht platzt. Dabei achtet ihr natürlich tunlichst darauf, dass die Kerzenflamme den Ballon nur dort berührt, wo das Wasser im Ballon steht. Kommt die Flamme auch nur kurz an den Ballon ohne Wasserkühlung, macht es sofort Peng! Das könnt ihr euch ganz am Ende des Forscherfrosch-Trailers auf der Startseite anschauen.
Habt ihr Anmerkungen zu diesen oder ganz anderen Experimenten rund um das Thema „Feuer“ oder wolt ihr einfach nur Lob, Kritik oder Ideen loswerden, dann schreibt eine Mail an oder unten über das Formular.
