Stadtluft im Trinkglas

Die Messwerte der Luftschadstoffe - wie zB Feinstaub oder Stickoxide - zeigen deutlich,  dass die Luftverschmutzung jährlich in der kalten Jahreszeit ihr Maximum erreicht. Mit zwei Trinkgläsern und ein bisschen Rauch kann man am Küchentisch nachstellen, warum das so ist.

Das brauchst du dazu

• zwei idente, hohe Trinkgläser
• zwei Kartondeckel zum Abdecken der Gläser
• zwei Räucherstäbchen oder zwei dünne Holzspieße
• Feuerzeug/Zündhölzer
• Papier, Schere, Stifte, Klebeband

So gehts
Gestalte mit Stiften und Papier zwei Mini-Städte und klebe sie mit Klebeband außen auf die Gläser. Eine Stadt steht für den Winter (du kannst „kalt“ oder „Winter“ dazuschreiben), die andere für den Sommer („warm“ oder „Sommer“).

Stelle das Winter-Glas für eine Stunde in den Kühlschrank. Fünf Minuten bevor du es wieder herausholst, füllst du das Sommer-Glas mit heißem Leitungswasser. In den fünf Minuten nimmst du zwei Stücke Karton, die groß genug sind, um die Gläser gut abzudecken. Durchbohre die Kartonstücke in der Mitte und stecke je ein Räucherstäbchen durch die kleinen Löcher. Wenn du keine Räucherstäbchen hast, kannst du auch kleine Holzspieße nehmen.

Leere nun das Wasser aus dem Sommer-Glas und trockne es aus. Hole das Winter-Glas aus dem Kühlschrank. Stelle beide nebeneinander auf den Tisch.

Zünde die Räucherstäbchen an, lasse sie kurz brennen und puste sie aus. Decke die Gläser so mit den durchbohrten Kartons ab, dass die rauchenden Enden der Räucherstäbchen ins Glas ragen. Lass die Stäbchen so lange drinnen, bis sich die Gläser dicht mit Rauch gefüllt haben.
Wenn du Holzspieße verwendest: Ebenfalls anzünden, ein bisschen brennen lassen, ausblasen und rauchende Enden in die Gläser stecken. Das gibt zwar weniger Rauch als mit Räucherstäbchen, aber es funktioniert auch.

Ziehe dann die Stäbchen aus dem Karton und lösche die Glut ab. Die Deckel bleiben aber noch auf den Gläsern! Warte noch eine Minute. Nimm die Deckel nun ganz langsam ab, damit die Luft im Glas nicht verwirbelt. Es darf auch sonst kein Luftzug herrschen. Beobachte den Rauch in den Gläsern.

Im Sommer-Glas steigt der Rauch schnell auf und die Luft im Glas ist bald wieder sauber. Im Winter-Glas ist die kühle Luft dichter (schwerer) und bleibt zum Teil im Glas drinnen, ebenso der Rauch.

Diese Situation kannst du auflösen, wenn du ganz vorsichtig (ohne schnelle Bewegung) die Hände an das Glas legst. Die Wärme deiner Hände erwärmt das Glas und damit die Luft darin. Nach kurzer Zeit beginnt der Rauch aufzusteigen und auch die Luft im Winter-Glas wird sauber.

Hintergrundinfo
Im Winter-Glas ist die Luft im Vergleich zur Raumtemperatur aufgrund des kalten Glases ein bisschen kühler. Im Sommer-Glas ist die Luft wärmer, da das heiße Wasser das Glas erwärmt hat. Da kalte Luft eine höhere Dichte hat als warme, ist sie schwerer. Im Winter-Glas bleibt die Luft also im Glas drinnen. Im Sommer-Glas steigt die warme Luft auf. Diesen Effekt nutzt auch ein Heißluftballon aus.

Der Rauch in den Gläsern steht für die Abgase in einer Stadt. In der kalten Luft bleiben auch die Abgase unten, in der warmen Luft steigen sie auf und verteilen sich nach oben.
Genau das Gleiche passiert in der Wirklichkeit: An kalten Wintertagen sammelt sich in Tälern und Becken die kalte Luft unten. Am Berg oben kann es dann sogar wärmer sein als im Tal – das nennt man Inversion. Bei so einer Inversion bleiben auch die Luftschadstoffe unten, also in unserer direkten Atemluft. Aus diesem Grund misst man in der kalten Jahreszeit auch immer die höchsten Schadstoffwerte.

Wenn es Frühling wird lösen sich Inversionen schnell auf, da die Sonne schon stärker scheint und die Luft erwärmt. Das Gleiche haben im Versuch deine warmen Hände gemacht. Auch Wind oder Niederschläge können Inversionen auflösen und man findet dann wieder geringere Schadstoffwerte in der Luft.

Dieser Versuch zeigt die Notwendigkeit der Luftreinhaltung, da wir sonst unsere Abgase v. a. im Winter selbst wieder einatmen müssen.

Ein noch anschaulicheres Modell einer Inversion findest du hier – allerdings brauchst du da schon mehr Materialien.
Für Schulen gibt es zahlreiche weitere Experimente, Spiele und Übugen rund um die Luft in der Unterrichtsmappe "Unser Lebensmitel Luft".

 >> zurück