Tropfen durchschneiden - Nachmach-Experiment

Habt ihr schon mal versucht, einen Wassertropfen durchzuschneiden? Klingt schräg, aber glaubt ihr, dass das geht? Hier könnt ihr das mal ausprobieren. Es ist ein verblüffendes Experiment zum Nachmachen. Ihr könnt dabei einiges über das Verhalten von Wasser auf verschiedenen Oberflächen lernen.

• Was ihr dazu braucht: Einwegpipette, Kerze, Feuerzeug, Metalldeckel von einer Lebensmitteldose (idealerweise poliertes Aluminium), Wasser, Messer, Zange oder große Pinzette, Ceranfeld-Klinge oder Rasierklinge
• Schwierigkeitsgrad: mittel, gemeinsam mit Erwachsenen
• Altersempfehlung: ab sechs Jahren.

Das Video zum "Tropfen durchschneiden":

Experiment zum Nachmachen – so wird's gemacht

Setzt mal mit der Pipette einen Tropfen auf den blanken und sauberen Aludeckel ab. Probiert mal verschiedene Tropfengrößen aus. Wie sehen die Tropfen aus? Wie verhalten sie sich, wenn ihr den Deckel schräg haltet?

Versucht mal, zwei Tropfen mit der Pipettenspitze zusammenzuschieben zu einem Tropfen. Könnt ihr einen einzelnen Tropfen mit der Klinge durchschneiden? Wie verhält sich der Tropfen dabei?

Zündet jetzt die Kerze an und wartet, bis sie gut eingebrannt ist. Haltet die Klinge mit Hilfe der Zange oder der Pinzette in die Kerzenflamme, bis sie gleichmäßig schwarz ist.

Das gleiche macht ihr mit dem Aludeckel. Der muss sauber und trocken sein. Das braucht etwas Übung. Wichtig ist, dass er eine möglichst gleichmäßige, dichte Rußschicht bekommt. Es reicht, wenn ihr etwa ein Viertel des Deckels schwärzt.

Kratzt mit einem Messer ein bis zwei kleine Stellen in dem Ruß wieder ab, bis das blanke Alu zum Vorschein kommt.

Jetzt probiert mal, mit der Pipette einen Tropfen auf der Rußoberfläche abzusetzen. Wie verhält sich der Tropfen jetzt? Setzt auch mal einen Tropfen auf eine abgekratzt Stelle. Was ist der Unterschied?

Wenn sich ein Tropfen auf der Oberfläche hält, könnt ihr versuchen ihn mit der rußigen Klinge durchzuschneiden. Klappt es jetzt? Was beobachtet ihr?

Was passiert bei diesem Experiment und warum ist das so?

In dem Experiment "der perfekte Tropfen" könnt ihr euch schon einmal anschauen, warum Wasser gerne runde Tropfen bildet und wie sich Wasser auf verschiedenen Oberflächen verhält.

Die Wassermoleküle halten recht gut zusammen. Sie bilden sogenannte Wasserstoffbrückenbindungen. Dadurch haftet Wasser gut an sich selbst (Kohäsion) aber auch an Oberflächen (Adhäsion).

Mit großen Wassertropfen könnt ihr eine Lupe basteln oder lustige Fotoeffekte erzielen.

In diesem Experiment habt ihr es mit zwei Oberflächen, nämlich dem Aludeckel und der Klinge zu tun. Wenn ihr versucht, den Tropfen einfach so durchzuschneiden gelingt das nicht. Ihr verschmiert den Tropfen auf der Deckeloberfläche und er klebt anschließend zum Teil an eurer Klinge. Hier haben sozusagen die Oberflächen-Adhäsionskräfte gewonnen.

Anders sieht es aus, wenn ihr die Oberflächen mit Ruß beschichtet. Kerzenruß besteht aus elementarem Kohlenstoff, der durch die unvollständige Verbrennung in der Kerze entsteht. Der Kohlenstoff ist extrem wasserabweisend (hydrophob). Dadurch überwiegen beim Wasser die Kohäsionskräfte.

Die Tropfen haften überhaupt nicht an der Oberfläche. Sie rollen sofort runter von eurem Deckel und wenn sie dabei auf andere Tropfen treffen, vereinigen sich zu größeren kugelrunden Tropfen. Das ist sehr faszinierend anzusehen.

Auf der Rußoberfläche hält der Tropfen nur an den Stellen, an denen ihr den Ruß abgekratzt habt. Wenn ihr dann versucht, mit der Rußklinge den Tropfen durchzuschneiden, trennt sich der Tropfen tatsächlich und ihr bekommt mit etwas Übung zwei Tropfen. Die haben dann natürlich keine Schnittkanten, sondern bilden gleich wieder kugelrunde Tropfen.

Woher kennt ihr diesen Effekt? Denkt mal über Bratpfannen nach.

Um diese Phänomene geht es in diesem Experiment für Kita und Sachunterricht:

• Kohäsion und Adhäsion
• Eigenschaften von Oberflächen
• Hydrophob und Hydrophil