Mir ist ein Licht aufgegangen Sicheres Arbeiten mit

Mir ist ein Licht aufgegangen Sicheres Arbeiten mit Kerzen Stand 26. 02. 2021

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Kerzen sind romantisch… … klar, sicher richtig. Im Alltag verbreiten sie ruhige bis festliche Stimmung oder Teelichter halten den Tee warm. In der Schule verwenden wir Chemiker gerne Teelichter, wenn wir etwas vorsichtig erwärmen wollen und ein Brenner übertrieben wäre. Man kann aber auch mit einem Teelicht Mitschüler verletzen, z. B. wenn Haare hinein hängen oder heißes Wachs spritzt. 3

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Du weißt schon: Kerzen spenden Licht und Wärme – erinnere dich an die Weihnachtszeit, wo alles hell erleuchtet ist. Allerdings muss man einige Regeln beachten, um die Lichter. Freude zu genießen. Offenes Feuer kann auch einigen Schaden anrichten. 5

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Mit dieser Kiste lernst du… …wie man eine Kerze bzw. ein Teelicht so verwendet, dass man sich selber und Lernende aus der eigenen Gruppe nicht gefährdet. Darüber hinaus erfährst du, warum die meisten Leute Kerzen. Flammen falsch zeichnen und was an der Kerze wirklich brennt. 7

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Du kannst schon… • . . . die allgemeinen Sicherheits- und Schutz-Maßnahmen zum Arbeiten im Labor anwenden. 9

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Aufgabe 1 von 6 Die allgemeinen Sicherheits-Regeln sind immer einzuhalten. Manche davon kennst du schon. Überlege dir allein oder mit einem Partner mindestens 5 Regeln, die man beim Umgang mit der Kerze beachten soll. Vergleiche deine Überlegungen mit der folgenden Lösung. 11

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Hilfe 1 4 2 5 3 6 Formuliere zu jedem Bild je einen Satz. Vergleiche dann mit der entsprechenden Ziffer in der Lösung. 14

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Lösung 1. Kerze nicht in der Nähe brennbarer Materialien anzünden (z. B. Papier, Spiritus…). 2. Kerze nicht im Luft-Zug anzünden. 3. Kerze nie unbeaufsichtigt lassen. 4. Beim Auspusten die Hand hinter die Kerze halten. 5. Eine Kerze nie mit Wasser löschen. 6. Kerze auf eine nicht brennbare Unterlage stellen, wenn z. B. der Tisch eine Holz-Platte hat. Im Bild ist Regel Nr. 1 verletzt worden. 16

Begründungen für die Regeln 1. Die Flamme kann leicht auf dünnes Papier oder Flüssigkeiten überspringen und größere, gefährliche Flammen verursachen. 2. Eine Kerze im Luft-Zug rußt und kann in die Richtung von Mitschülern geweht werden. 3. Wenn eine Kerze herunter brennt, kann sie die Unterlage entzünden oder heißes Wachs weit verteilen. 4. Beim Auspusten ohne Hand hinter der Kerze kann heißes Wachs versprüht werden. 5. Wasser auf heißem Wachs kann spritzen und heiße Tropfen versprühen. 6. Siehe Punkt 3. 17

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Aufgabe 2 von 6 1. In der Erfahrungskiste befinden sich 3 verschiedene Kerzen-Formen. Nutze jede mindestens einmal. 2. Du findest auch verschiedene Zünd-Hilfen. Nutze auch jede mindestens einmal. Teelicht Stumpen-Kerze Christbaum-Kerze Stab-Feuerzeug Streichhölzer Feuerzeug Notiere Vor- und Nachteile sowohl der Kerzenformen als auch der Zünd-Hilfen in dein Labor-Tagebuch. 19

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Lösung Sind deine Argumente dabei? 1. Kerzen: • Die Christbaum-Kerze kann leicht umfallen. • Das Teelicht wird am Alu-Becher sehr heiß, wenn sie länger brennt. • Die Stumpen-Kerze steht sicher und brennt lange. 2. Zünd-Hilfen: • Mit dem Stab-Feuerzeug muss man nicht so nah mit den Fingern an die entstehende Flamme. • Streichhölzer brennen schnell ab. Die Flamme kommt leicht an die Finger. • Das Rad am Feuerzeug ist manchmal schwer zu drehen. Der Daumen ist nahe an der Flamme. 22

Aufgabe 3 von 6 Verwende für diese Aufgabe die Stumpen-Kerze. Lass dir gegebenenfalls eine feuerfeste Unterlage vom Betreuer geben. Zünde die Kerze an und beobachte die Flamme. Zeichne eine beschriftete Kerzen-Flamme in das Labor. Tagebuch. 23

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Hilfe Achte auf die verschiedenen Farben der Flammen. Bereiche. 26

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Lösung Deine Skizze könnte so aussehen: heller, gelb leuchtender Bereich dunklerer Bereich Untersuche in der nächsten Aufgabe, warum die Skizze nicht ganz stimmt. 28

Aufgabe 4 von 6 Beobachte die Flamme genauer, besonders den dunklen Bereich unten. Fertige eine genauere Skizze an. 29

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Hilfe Untersuche, ob die Flamme genau am Docht sitzt. 32

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Lösung Deine Skizze müsste jetzt so aussehen: heller, gelb leuchtender Bereich dunklerer Bereich ohne Flamme Im Inneren der Flamme um den Docht herum ist keine Flamme. Warum das so ist, erfährst du in den nächsten Aufgaben. 34

Aufgabe 5 von 6 Moment: das sieht doch so aus, als ob der Docht gar nicht brennt. Was brennt dann? Das kannst du mit einem Experiment selber herausfinden. Du brauchst dafür aus der Kiste: • eine Kerze deiner Wahl, • eine Zünd-Hilfe deiner Wahl, • einen Baumwoll-Faden und • die Tiegel-Zange. 1. Zünde die Kerze an. 2. Fasse den Baumwoll-Faden in der Mitte mit der Tiegel. Zange an und zünde ein Ende an. Vergleiche die beiden Flammen miteinander. 35

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Hilfe 1. Leuchten beide gleich stark? 2. Brennen beide gleich lang? 3. Auch der Docht besteht zum größten Teil aus Baumwolle. Entscheide, welcher der Fäden (Baumwolle oder Docht) kürzer wird. 38

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Lösung 1. Der Baumwoll-Faden brennt schnell bis zur Tiegelzange ab. Die Flamme leuchtet schwach. 2. Beim Docht erkennt man in der Zeit keine Verkürzung. Die Flamme leuchtet hell. 40

Das sollte bleiben (1) 1. Eine brennende Kerze muss mit dahinter gehaltener Hand vorsichtig ausgepustet werden. 2. Die Kerzen-Flamme sitzt nicht am Docht an. Beweis: Der Docht wird nicht so schnell kürzer wie ein entsprechender Baumwoll-Faden. Ungeklärt ist noch, was dann brennt. 41

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Aufgabe 6 von 6 Du hast schon entdeckt, dass die Flamme um den Docht herum brennt. Dort muss der Brennstoff sein. Als „Verdächtiger“ bleibt nur noch das Wachs. Man sieht es aber nicht. Du kannst es aber mit einem Experiment nachweisen. Dafür brauchst du aus der Kiste zusätzlich zum vorigen Experiment noch das Draht-Netz. Die Kerze brennt noch. Halte das Draht-Netz von oben kommend abwechselnd in die Flammen-Spitze, dann in den unteren Bereich in die Nähe des Dochtes. ACHTUNG: Halte das Draht-Netz mit der Tiegel-Zange fest. Es kann nach einiger Zeit sehr heiß werden. Lege es auf der Tisch. Platte ab. Notiere deine Beobachtung und entscheide, wo sich der „Brennstoff“ befindet. 43

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Hilfe Über dem Draht-Netzt sollte beiden Flammen. Bereichen Rauch zu sehen sein. Achte auf die Farbe des Rauches. 46

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Lösung Wenn du das Drahtnetz in den unteren Flammen-Bereich hältst, erscheint darüber heller Rauch. Es handelt sich um Wachs. Partikel. Wenn du das Drahtnetz in die Flammen-Spitze hältst, erscheint darüber schwarzer Rauch. Es handelt sich um Ruß. 48

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Weiße Wachs-Partikel bedeutet: Um den Docht herum befindet sich gasförmiges Wachs. Das kann man nicht sehen. Es ist durch die Flamme erst geschmolzen, dann verdampft worden. Es brennt also Wachs. Dampf. Wenn der Wachs-Dampf durch das Draht-Gitter strömt, wird er kalt und es bilden sich sehr kleine Wachs-Kügelchen, der helle Rauch. Jetzt kann man das Wachs sehen. 50

Teste dich selbst Nun kannst du ein fantastisches Experiment durchführen. Es heißt „die springende Flamme“. Dafür brauchst du aus der Kiste: die Stumpen-Kerze und das Stab-Feuerzeug. Zünde die Kerze an und lass sie ca. eine Minute brennen. Wenn du die Kerze löschst, steigt weißer Rauch auf. Halte so schnell du kannst die Flamme des Stab-Feuerzeugs in diesen Rauch. (Probiere es öfter, die Rauch-Säule ist nicht leicht zu erwischen). Notiere deine Beobachtung. 51

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Hilfe Probiert das Experiment mehrmals aus. Wenn du die Kerze zum Brennen bringen kannst, ohne den Docht zu berühren, probiere aus, wie weit weg du mit dem Feuerzeug gehen kannst. 54

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Lösung Die Flamme entzündet sich nicht dort, wo das Feuerzeug in den weißen Rauch berührt, sondern wieder am Docht-Ende. Man hat den Eindruck einer springenden Flamme. 56

Nun die Testaufgabe dazu: Wieso gelingt das? Erkläre deine Beobachtung in zwei Sätzen und notiere ins Labor-Tagebuch. 57

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Lösung Den weißen Rauch hast du schon als Wachs. Kügelchen identifiziert. Diese werden in der Feuerzeug-Flamme schnell wieder zu Wachs. Dampf. Dieser entzündet sich. Die Flamme wandert so schnell, dass unser Auge es nicht sehen kann, entlang der Rauch-Säule bis zum Docht. Dort bleibt die Flamme sitzen - wenn das Wachs am Docht nicht zu kalt geworden ist. 60

Das sollte bleiben (2) An einer Kerze brennt nicht der Docht, sondern das geschmolzene und verdampfte Kerzen-Wachs. 61

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Selbsteinschätzung Ordne dich gedanklich einem Smiley zu. So sicher bist du jetzt beim Umgang mit der Kerze. • Hast du ein grünes Smiley gewählt, freu dich, alles perfekt. • Hast du ein gelbes Smiley gewählt, geh nochmals vor allem Aufgabe 1 und die Lösung dazu durch. • Hast du ein rotes Smiley gewählt, frag den Betreuer bzw. Lehrer nach einem Rat. 63

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Noch eine Information für Interessierte Der Docht muss ja schon kürzer werden, sonst wäre er nach vollständig abgebrannter Kerze immer noch da. Richtig. Wenn der Docht da bleiben würde, würde die Kerze fürchterlich das Rußen anfangen. Das passiert manchmal, dann muss man ihn geschickt kürzen. Früher gab es dazu ein eigenes Werkzeug, die Docht-Zange. So ein Docht ist normalerweise sehr schlau gebaut. Beobachte: er müsste gekrümmt sein. So gerät das Ende an den äußeren Rand der Flamme und wird verbrannt, damit er nicht zu lang wird und rußt. Aber klar: der Brennstoff ist er nicht. Man braucht ihn, damit immer flüssiges Wachs zur Flamme hochgesaugt werden kann. 65

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Entsorgung • Die Kerzen sicher ausblasen und auskühlen lassen, bis kein flüssiges Wachs mehr zu sehen ist. Erst jetzt in die Erfahrungskiste einräumen. • Die abgekühlten Baumwoll-Fäden und Streichhölzer im Rest -Müll entsorgen. • Das abgekühlte Draht-Netz mit einem Papiertuch abwischen. • Alle weiteren Materialien zurück in die Kiste an ihren Platz räumen. 67

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Diese Anleitung wurde gefertigt von Christin Langner. Im Rahmen der Masterarbeit „Master of Education“ in der Abteilung für Didaktik der Chemie an der Universität Bayreuth. Alle Bilder und Graphiken wurden in der Abteilung Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth erstellt. 69