Advent - Kerzenlicht und Kerzenexperimente (2014)

Nun brennen schon drei Kerzen an unserem Adventskranz und neben dem warmen, gemütlichen  Licht, dass uns die Kerzen in dieser dunklen Jahreszeit spenden, inspirieren Kerzen mich immer wieder dazu mit ihnen zu experimentieren. Schon als meine Kinder noch klein waren, hatten sie ebenfalls viel Freude am Experimentieren mit Kerzen und zeigten dabei eine unglaubliche Kreativität. Natürlich war ich zur Sicherheit immer dabei. Einer der Versuche, die ich euch vorstellen möchte, erscheint mir ideal für den dritten Advent, der "Kerzendimmer". Toll finde ich auch das "Minifeuerwerk in der Adventszeit". Es gibt so viele schöne und interessante Kerzenexperimente, die ich euch nach und nach vorstellen möchte. Vielleicht habt ihr ja auch Freude daran, gerade auch im Advent.

Experiment: "Kerzen-Aquarium" oder "Kerzendimmer" - Drei verschieden lange brennende Kerzen in einem geschlossenen Gefäß

  1. Hypothese (begründete Vermutung): In meiner Familie wurde angenommen, dass die kürzeste Kerze zuerst erlischt, da beim Verbrennen der Kerze unter anderem Kohlendioxid entsteht, also ein Gas, das schwerer ist als Luft und Flammen erstickt.
  2. Du benötigst: Ein Glasgefäß mit Deckel (z.B. eine tiefe Glasschüssel und einen Teller zum Abdecken), drei unterschiedlich weit abgebrannte Kerzen, ein Streichholz oder ein Feuerzeug.
  3. Was musst du tun? Du tropfst jeweils etwas flüssiges Kerzenwachs in die Schüssel und stellst in einem Abstand von ca. 5cm die drei verschieden hohen Kerzen in die Schüssel. Dann zündest du alle drei Kerzen an, verschließt das Glasgefäß und beobachtest.
  4. Was kannst du sehen? Zuerst färbt sich der Teller (die Abdeckung) oberhalb der großen Kerze schwarz. Nach wenigen Sekunden erlischt zuerst die größte Kerze und die Glasschüssel beschlägt. Nach weiteren Sekunden erlischt die mittlere und zum Schluss die kürzeste Kerze.
  5. Wie kannst du das erklären? Der schwarze Fleck zeigt an, dass dort Ruß entstanden ist, aufgrund der unvollständigen Verbrennung von Kohlenstoff, da hier nicht genug Sauerstoff zur vollständigen Verbrennung zu Kohlendioxid zur Verfügung steht. Auf den web-Seiten physikanten & co und der Universität Rostock zu "Chemie fürs Leben" findest du die Erklärung ganz gut beschrieben. Beim Verbrennen der Kerze, einem Kohlenwasserstoff, entsteht neben Ruß, Wasserdampf, Kohlendioxid und Energie. Kohlendioxid ist zwar schwerer als Luft, aber beim Verbrennen entsteht auch Wärme, wodurch sich das Kohlendioxid ausdehnt und aufgrund der verringerten Dichte nach oben steigt. Dadurch löscht das Kohlendioxid zuerst die oberste und zuletzt die kleinste, niedrigste Flamme. Lies auch dazu meine blog-Artikel "Weihnachtszeit ist Kerzen-Zeit - Kerzen-Experimentier-Zeit" und "Kerzen löschen wie von Geisterhand"

Experiment: Brenndauer und Luftvolumen

Wenn du verstanden hast, was beim Brennen der Kerze passiert, kannst du sicher jetzt voraussagen, ob eine Kerze um so länger oder um so kürzer brennt je größer das Glas ist, das du über sie stülpst. Überlege erst und überprüfe dann!

  1. Du brauchst: 3 Kerzen oder Teelichter, 3 verschieden große Glasgefäße, ein Streichholz oder Feuerzeug
  2. Was musst du tun? Du zündest die drei Teelichter an und stülpst die drei verschieden großen Gläser gleichzeitig über die Teelichter
  3. Du kannst beobachten: Die Kerze, die unter dem kleinsten Glas steht, geht zuerst aus, dann die in dem mittelgroßen Glas und zuletzt die in dem größten Glas. Das geschieht innerhalb von Sekunden. Die Gläser beschlagen auch wieder von innen.
  4. Wie kannst du das erklären? Da bei der Verbrennung Sauerstoff benötigt und verbraucht wird, der zu ca. 21% in der Luft enthalten ist, geht die Kerze um so schneller aus je kleiner das Volumen des Glases ist, je weniger Sauerstoff also zur Verbrennung zur Verfügung steht.

Experiment: Verbrennung einer Kerze in Luft und vergleichend in Atemluft

  1. Hypothese: Was meinst du? Brennt die Kerze länger in Luft oder in Atemluft? Kannst du das begründen?
  2. Zur Überprüfung brauchst du: Zwei gleich große Gläser, zwei Teelichter oder Kerzen, einen Luftballon, ein Streichholz oder Feuerzeug.
  3. Was musst du tun? Du zündest die Teelichter oder Kerzen an. Du bläst einen Luftballon auf und füllst die ausgeatmete Luft in eines der Gläser. Dann stülpst du gleichzeitig beide Gläser über je ein Teelicht bzw. eine Kerze und beobachtest.
  4. Was kannst du sehen? Das Teelicht, das unter dem Glas mit der ausgeatmeten Luft aus dem Ballon steht, geht etwas schneller aus als das andere.
  5. Wie kannst du das erklären? Auf der web-Seite der Universität Rostock von Dr. Gabriele Lange auf S. 19 von "Feuer und Flamme, Experimente und Informationen rund um die Kerze" findest du die Erklärung, dass die Ausatemluft nur noch 16% Sauerstoff und 4% Kohlendioxid enthält. Aus den anderen Experimenten weißt du ja schon, dass die Luft aber 21% Sauerstoff und ca. 0,04% Kohlendioxid enthält. Der Sauerstoff ist aber notwendig zur Verbrennung und Kohlendioxid erlischt Flammen.

Experiment: Minifeuerwerk zur Adventszeit

Dieses Experiment findest du z.B. auf der web-Seite kids science, Experimente für Kinder. Da wir in der Adventszeit gerne Orangen und Mandarinen essen, können wir mit den dabei anfallenden Schalen auch ein schönes Experiment machen.

Du brauchst: 1 Orange, Mandarine oder Zitrone, eine Kerze, ein Streichholz oder Feuerzeug.

Was musst du tun? "Man nimmt ein Stück Schale, hält es mit der  Außenseite in die Nähe der Kerzenflamme und knickt es schnell zusammen."

Was kannst du beobachten? Du siehst wie aus der Schale kleine Tröpfchen spritzen, riechst den typischen Geruch der Zitrusfrüchte intensiv und "... wenn diese Tröpfchen in die Flamme gelangen, gibt es ein leise knisterndes Minifeuerwerk."

Wie kannst du das erklären? Diese Früchte von Zitruspflanzen enthalten ätherische Öle, die brennbar sind und den Duft hervorbringen, den ich so sehr mag. Besonders als fein verteilte Tröpfchen brennen und verbrennen sie so gut, da durch die feine Verteilung die Oberfläche groß ist und somit die Reaktion mit Luftsauerstoff erleichtert wird.

Gerne hätte ich auch ein Foto von den sprühenden Funken zugefügt, den richtigen Zeitpunkt zum Fotografieren abzupassen bei dem Versuch war schwer. Du findest aber schöne Fotos dazu auf der web-Seite von kids science und von der Universität Rostock Feuer und Flamme, Experimente und Informationen rund um die Kerze (S. 25)

Fazit und Ausblick

Du findest vier verschiedene Experimente mit Kerzen. Du erfährst, warum in diesem geschlossenen Gefäß die längste Kerze zuerst erlischt, warum in Ausatemluft eine Kerze eher erlischt als in Atemluft, dass und warum die Brenndauer einer Kerze abhängig ist vom Luftvolumen und dass du mit einer geknickten Orangenschale und einer Kerze ein Minifeuerwerk herstellen kannst, weil fein verteilte ätherische Öle, die in die Flamme geraten, funkensprühend verbrennen.

Den Kerzendimmer-Versuch möchte ich noch einmal in einem größeren Gefäß durchführen, um zu sehen, inwieweit das Ergebnis unabhängig von der Gefäßgröße ist. In weiteren blog-Artikeln möchte ich dir nach und nach auch noch weitere Kerzenversuche vorstellen, die du auch zu Hause leicht durchführen kannst.