mit Texten von Temura Abdullaev Katinka Ballmann
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mit Texten von Temura Abdullaev Katinka Ballmann Dominik Berg Elke Dornauf Florian Grifka Alexander Karim Benedikt Klobes Manuel Kopp Torsten Kuciewski Cornelia Monzel Martin Niestroj Jana Puschra Barbara Schmitz Roman Schmitz Malte Schulz Sarah Wrede Physikshow 04/05 - Wer nicht fragt, bleibt dumm! Sesamstraße“-Trailer ” Ernie und Herr Bert“-Trailer ” Begrüßung durch Herr Bert und Ernie (mit Experiment) Teil 1 E/B Zitronenbatterie Glühgurke Glühbirne Glühbirne und Zigarette in der Mikrowelle Faraday-Käfig Glas bei hohen Temperaturen Ringschleuder Tesla-Transformator mit Argon-Röhre Tesla-Trafo (Star Wars) Teil 2 Akustik und Wellen Sinusschwingungen und stehende Wellen Prisma Lufballon und Laser Flammenrohr Vakuumklingel Nebelkammer Helmholtzmotor Teil 3 Mechanik Schwere Zeitung Magdeburger Halbkugeln Rollender Zylinder Riesenbernoulli Schiefe Ebene mit Ei Weinflasche Freier Fall - Schuss auf Tier Raketenstuhl Teil 4 Tiefe Temperaturen Trockeneis Endotherme Reaktion LED-Schmetterling Metallkugel sprengen Schwebende Kreide Tanzendes Feuer Supraleitender Zug Stickstoff-Eis 2 Teil 1 - E/B Zitronenbatterie (von Roman Schmitz) Das ist ein sehr schöner Versuch, um eine kleine Stromquelle selber zu bauen. Man benötigt nur eine Zitrone und zwei leitende Materialien, die eine unterschiedlich starke Eigenschaft haben, elektrische Ladungsträger abzugeben bzw. aufzunehmen. Wir benutzen in unserem Versuch zwei Stifte aus Zink und Graphit (das Material, aus dem Bleistiftminen hergestellt werden), eine Kupfermünze und ein Nagel tun es aber auch. Steckt man nun beide Elektroden“ in die Frucht, so läuft eine chemische Reaktion in der Zitrone ab, hierbei ” nimmt aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaft, Ladungsträger aufzunehmen, das eine Metall Ladungsträger auf, das andere gibt sie ab. Deshalb misst man mit einem Meßgerät eine Spannung zwischen den beiden Elektroden und man kann sogar einen kleinen Strom fließen lassen und ein kleines Lämpchen leuchten lassen. In unserem Versuch haben wir zwei solcher Zellen zusammengeschaltet und eine Spannung von ungefähr 1V (Volt) erreicht, das ist fast soviel wie die Spannung einer kleinen AA(Mignon)-Batterie, die man vielleicht aus Taschenlampen kennt. Man muß nicht unbedingt Zitronen benutzen, der Versuch funktioniert auch mit Äpfeln, Birnen oder Kartoffeln. Glühgurke (von Dominik Berg) Hier ist eine handelsübliche Gewürzgurke zu sehen, die wir auf beiden Seiten auf Gabeln aufgespießt haben und an die wir nun normale Netzspannung anlegen. Die eingelegte Gurke enthält Kochsalz (NaCl), das sich im Wasser der Gurke in Form von Ionen löst (Na+,Cl-), diese Ionen in der Gurke machen diese leitfähig. Beim Hochregeln beginnt sich die Gurke zu erhitzen, besonders stark an den Elektroden (hier unsere Gabeln), dabei werden die Natriumionen so stark angeregt, dass sie zu leuchten beginnen. ACHTUNG: Diesen Versuch bitte AUF KEINEN FALL zu Hause nachmachen, es besteht ” Lebensgefahr!!!“ Glühbirne (von Dominik Berg) Hier sehen Sie eine normale Birne, die wir auf eine, eigens für diesen Versuch, selbstgebaute (Glühbirnen-) Fassung stecken, an die wir ebenfalls Netzspannung anlegen. Der Effekt des Glühens, der nach kurzer Zeit eintritt, ist ebenso erklärbar, wie bei der Glühgurke: Die Birne erhitzt sich beim Hochregeln (besonders stark an den Elektroden), dabei werden die in der Fruchtsäure enthaltenen Ionen so stark angeregt, dass sie zu leuchten beginnen. ACHTUNG: Bitte auch diesen Versuch AUF KEINEN FALL zu Hause ausprobieren, es ” besteht ebenfalls Lebensgefahr!!!“ Eine Glühbirne in der Mikrowelle (von Florian Grifka) Beschreibung: Legt man eine Glühbirne in die Mikrowelle, so fängt sie an zu leuchten. Wartet man eine kurze Zeit, so platzt die Glühbirne schließlich. Erklärung: Zum Schutz des Glühdrahtes enthält die Glühbirne ein Schutzgas bei extrem niedrigen Druck (deswegen implodiert“ die Birne auch, wenn man sie fallen lässt). ” Die Mikrowellen erhitzen das Gas, so dass es zu leuchten beginnt. Wird das Gas zu heiß, so zerplatzt die Glühbirne. 3 Der Faraday Käfig (von Alexander Karim) Wie schützt man sich am besten vor einem Blitz? Diese Frage beantwortete schon vor langer Zeit (19. Jhd.) der englische Physiker Michael Faraday, der dem metallenen Schutzkäfig seinen Namen gab. Faraday, der von Mathematik nicht viel hielt und am liebsten Physik ganz ohne Mathematik betreiben wollte, entdeckte, daß sich elektrische Ladungen nur auf der Außenseite von Leiteroberflächen ansammeln. Daher findet sich im Inneren eines Metallkäfigs, genau wie im Inneren der metallischen Autokarosserie überhaupt kein elektrisches Feld, selbst wenn in kurzer Zeit eine große Ladungsmenge, wie es zum Beispiel bei einem Blitzeinschlag der Fall ist, aufgebracht wird. Im Hörsaal erzeugen wir mit einem Generator einen Blitz von ca. 15 cm Länge, der pro Zentimeter eine Spannung von etwa 10000 Volt aufweist. Glas bei hohen Temperaturen (von Katinka Ballmann) Dieses kleine Experiment stellt ein gutes Beispiel dar, wie man Glas, ein Material, welches normalerweise zu den Nichtleitern zählt, leitfähig machen kann. Es bedarf hierzu, wie es der Titel schon verrät, erhöhter Temperaturen. Genauer braucht man ein Glasstück, eine Spannungsquelle und ein paar Kabel mit denen man beides zu einem geschlossenen Stromkreis verbinden kann. Zusätzlich, zu Beweiszwecken wird eine Glühbirne in den Stromkreis mit eingeschlossen. Schaltet man die Spannungsquelle ein, passiert zunächst gar nichts, denn der Strom kann nicht durch das Glas, also den Nichtleiter, transportiert werden und die Glühbirne leuchtet nicht. Heizt man jetzt das Glasstück stark auf, z.B. mit Bunsenbrennern, so wird ein folgenreicher Kreislauf in Gang gesetzt: durch die Hitze entstehen im Glas freie Ladungsträger, die den Strom nun doch transportieren können, sodass die Glühbirne leuchtet. Zu diesem Zeitpunkt kann man die Birne aus dem Stromkreis entfernen, damit nun die ganze Spannung am Glasstück anliegt. Je stärker das Glas aufgeheizt wird, desto mehr freie geladene Teilchen entstehen und desto stärker kann der Strom fließen. Ein fließender Strom führt aber wiederum Wärme mit sich, sodass es immer heißer wird. Die Wärme tritt nun durch immer intensiveres Leuchten des Glasstücks in Erscheinung. Und weil sich diese Reaktion immer weiter aufschaukelt und die Hitze immer größer wird, leuchtet das Glas am Ende gleißend hell, sodass man nicht mehr hineinschauen sollte. Letzten Endes schmilzt das Glas unter der großen Hitze. Die Ringschleuder (von Dominik Berg) Beschreibung: Die Ringschleuder besteht aus einem Elektro-Magneten mit einem Eisenkern, der das Magnetfeld verstärkt. Um den Eisenkern wird nun ein Aluminium-Ring gelegt, der beim Einschalten des Magnetfeldes ca. 1m in die Luft fliegt. Kühlt man nun den Ring mit flüssigem Stickstoff auf ca. -194◦ C herunter, so fliegt er danach bis zur Hörsaal-Decke. Erklärung: Der Magnet erzeugt im Ring einen Strom, so ähnlich wie ein Dynamo. Jeder Strom erzeugt aber auch ein eigenes Magnetfeld, nur ist dieses genau andersherum gerichtet als das Ausgangsmagnetfeld. Da sich nun aber gleiche Magnetpole abstoßen (wie sich auch beim Stabmagneten gleiche Pole abstoßen) fliegt der Ring in die Luft. Der kühlere Magnet besitzt einen geringeren elektrischen Widerstand, wodurch ein größerer Strom fließen kann, der dann auch ein größeres Magnetfeld erzeugt. Deswegen fliegt er höher. 4 Tesla-Transformator mit Argon-Röhre (von Roman Schmitz) Bei dem Betrieb des Tesla-Trafos an Luft haben wir bereits bemerkt, daß durch die hohen Spannungen zwischen Ende der Spule und der Umgebung die Luft für elektrischen Strom leitend wird und wir deshalb Blitze beobeachten können. In diesem Versuch haben wir eine Plexiglasröhre über die Tesla-Spule gestülpt und mit dem Edelgas Argon gefüllt. Die hohe Spannung führt in Gasen, wie z.B. Stickstoff (in der Atemluft) oder Argon dazu, daß sog. Ionen (griech. Wanderer“) gebildet werden, die für den Ladungstransport sorgen. ” Bei ihrem Weg durch das Gas stoßen diese Ionen mit anderen Gasatomen und regen diese zum Leuchten an. Die Farbe des Leuchtens hängt z.B. von dem verwendeten Gas und dem Druck in der Röhre ab. Argon und der Luftstickstoff leuchten in fast den gleichen Farben und haben ungefähr das gleiche Bestreben, Ionen zu bilden, weshalb mit dem Auge hier kein Unterschied in Farbe und Form der Blitze zu erkennen ist. Tesla Trafo (Star Wars) (von Dominik Berg) Hier sind zwei Studenten zu sehen, die handelsübliche Leuchtstoffröhren in den Händen halten. In der Nähe der beiden steht ein sog. Teslatransformator, der die Spannung auf ca. 250000V, bei einer Frequenz von ca. 250000Hz, hoch transformiert. In der Umgebung dieses Transformators entsteht nur ein sich schnell wechselndes elektromagnetisches Feld, das Ströme erzeugt, die genug Leistung haben, um Leuchtstoffröhren zum Leuchten zu bringen, ohne dass diese mit dem Transformator verbunden sind. Für den menschlichen Körper sind solche Ströme ungefährlich, weil sie durch das schnelle Wechseln nicht in den Körper eindringen können und somit an der Hautoberfläche abfließen. Man kann also die Leuchtstoffröhren als eine Art von Lichtschwerter verwenden... . 5 Teil 2 - Akustik und Wellen Sinusschwingungen und stehende Wellen (von Torsten Kuciewski) Material: Drahtfeder oder Gummiband Excenter, im Notfall geht es sogar per Hand. Es existieren 2 Formen von Wellen: 1. Transversale Wellen 2. Longitudinale Wellen Transversale Wellen: Ein elastischer Faden (hier Gummi) wird zwischen einem Excenter und einem festen Ende eingespannt. Der Excenter kann sich senkrecht zum Faden bewegen und diesen damit auslenken. Es entsteht ein so genannter Wellenberg, der über den gesamten Faden bis zum Ende hin läuft und dort reflektiert wird. Durch Überlagerung der hin- und rücklaufenden Welle bilden sich bei speziellen Frequenzen feste stehende Wellen aus. Es gibt Stellen mit gar keiner Auslenkung. Diese nennt man Knoten. Und es gibt Zonen mit maximaler Auslenkung, die man Bäuche nennt. Im Idealfall kann man so mit einer starken Lampe im abgedunkelten Raum ein Schattenbild dieser Schwingung an eine Leinwand (hier einfach nur Wand) projizieren. Longitudinale Wellen: Longitudinale Wellen sind Druckwellen wie z.B. der Schall. Um sie zu erzeugen, muss lediglich der Erreger den elastischen Faden in Längsrichtung auslenken können. Um diese Druckdifferenzen besser darzustellen, haben wir hierzu den Gummifaden durch eine lange herabhängende Drahtfeder ersetzt. Die Knoten sind hier die in Ruhe befindlichen Federsegmente und die Bäuche die Zonen mit hoher Bewegung. Es lassen sich auf gleiche Weise auch diese Art von Wellen darstellen. Tipps: Die Longitudinalwelle verursacht Probleme, wenn sie nicht wirklich senkrecht eingespannt ist. Arbeitet mit kleinen Frequenzen und wackelt bloß nicht an der Feder. Kleine Unruhen werden verstärkt und können dazu führen, dass das Publikum wieder eine transversale Welle sieht. Am besten bringt Ihr die Longitudinale Welle zuerst, wenn Euer Programm dies zulässt. Bei uns war dies nicht möglich. Aber wenn man schnell von der Transversalen Welle zur Longitudinalen Welle übergeht, weil man beide senkrecht zueinander eingespannt hat, ist dies trotzdem möglich. Fazit: Netter kurzer Versuch zur Einleitung. Prisma (von Martin Niestroj) Ein Prisma ist ein keilförmiger Gegenstand aus Glas. Es besitzt die Eigenschaft, eingestrahltes Licht in Abhängigkeit von der Farbe (genauer: von seiner Wellenlänge) unterschiedlich stark abzulenken. So wird in einem Prisma blaues Licht (kurze Wellenlänge) stärker abgelenkt als rotes Licht (lange Wellenlänge). Weißes Licht setzt sich zusammen aus Licht aller Farben. Lassen wir das Licht einer Lampe auf ein Prisma scheinen, wird jede Farbe unterschiedlich stark abgelenkt. Dadurch sehen wir am Ende des Prismas die Regenbogenfarben Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo und Violett. 6 Lufballon und Laser (von Elke Dornauf ) In einen grünen Laserstrahl werden nacheinander ein grüner und ein roter Luftballon gehalten. Während mit dem grünen nichts passiert, platzt der rote schon nach kurzer Zeit. Warum? Der grüne Luftballon reflektiert durch seine Farbe das Licht des Lasers. Der rote Luftballon hingegen verschluckt das Laserlicht, wodurch er sich an dieser Stelle erhitzt und schließlich platzt. Flammenrohr (von Malte Schulz) Schall ist eine Druckwelle. Sie hat Gebiete mit höherem und geringerem Luftdruck (sog. Wellenberge und Täler). Das Flammenrohr ist eine waagerechte Metallröhre durch die Erdgas geleitet wird. Sie hat an einer Seite einen Lautsprecher und oben viele kleine Löcher, durch die Gas ausströmt und kleine Flammen bildet. Wird auf den Lautsprecher ein Ton gegeben, so spiegeln die Flammen die Form der stehenden Schallwelle im Rohr wieder. Vakuumklingel (von Jana Puschra) Schallwellen brauchen ein Material (Physiker sagen Medium“), in dem sie sich ausbreiten ” können. In dem Versuch saugen wir mit einer Vakuumpumpe die Luft aus dem Glas. Das Glas ist dann völlig leer, es gibt kein Medium mehr. Die Schallwellen können darum gar nicht entstehen, und man hört nichts mehr. Übrigens gibt es auch im Weltraum keine Luft, so dass man dort auch nichts hören könnte! Nebelkammer (von Elke Dornauf ) Der Holzkasten ist mit Rauch aus einer Nebelmaschine gefüllt. Durch einen Schlag auf die hintere Wand des Kastens, die durch eine flexible Bespannung gebildet wird, wird durch das Loch an der Vorderseite Rauch herausgeblasen. Da der Rauch an den Rändern des Austrittsloches gebremst wird, strömt er dort langsamer aus, als in der Mitte: Es entstehen Verwirbelungen. Diese reichen aus, um eine Kerze in einigen Metern Entfernung auszublasen. Helmholtzmotor (von Jana Puschra) Der sogenannte Helmholtzmotor (treffender ist vielleicht Helmholtz karussell“) ist ein fas” zinierender Versuch: Man kann mit Hilfe von Schall die Flaschen in Drehung versetzen. Dazu muss man einen bestimmten Ton finden, der die Flaschen dazu bringt mitzuschwingen (so einen Ton gibt es für fast jeden Gegenstand; physikalischer Fachausdruck: Resonanz“). Die Flaschen werden dann ganz schnell immer zusammengedrückt und brei” ten sich wieder aus, dadurch wird Luft eingesogen und wieder herausgepresst. Warum bewegt sich die Flasche dann? Beim Einsaugen kommt die Luft aus allen Richtungen, beim Herauspressen geht sie nur in eine, und die Flaschen fangen an, sich zu drehen. (Zum Vergleich, auch zum ausprobieren: Man kann eine Kerze meist mühelos auspusten, aussaugen“ kann man sie aber nur unter äußerster Anstrengung - weil man die Luft nicht ” nur von vorne, sondern aus allen Richtungen ansaugt!) 7 Teil 3 - Mechanik Schwere Zeitung (von Martin Niestroj) Auf dem Tisch, unter einem ausgebreiteten Blatt Zeitungspapier, liegt eine Holzleiste. Das Ende der Leiste ist nicht von der Zeitung bedeckt und steht über der Tischkante hervor. Was passiert, wenn man mit einer zweiten Leiste mit einem kräftigen Ruck auf das Ende der ersten Leiste schlägt? Wird die erste Leiste in die Luft geschleudert und zerreißt dabei das auf ihr liegende Blatt Zeitungspapier? Mitnichten! Der Luftdruck, welcher auf dem Zeitungspapier liegt und dieses gegen die Leiste drückt, ist so stark, dass die untere Leiste nicht dagegen ankommt und stattdessen in zwei Teile zerbricht Magdeburger Halbkuglen (von Cornelia Monzel) Zwei Eisenhalbkugeln werden aneinandergepresst und mit einer Vakuumpumpe fast die gesamte Luft aus ihrem Inneren herausgesaugt. (gleicher Effekt wie bei einem Saugknopf an der Wand) Von außen schlagen“ jetzt ganz viele Luftteilchen auf die Kugel; von innen ” keine mehr, die die Hälften auseinanderdrücken würden. - Und weil das von außen so unendlich viele Teilchen sind, sind sie so stark, dass die Kugel sogar das Gewicht eines Menschen aushält! Rollender Zylinder (von Temura Abdullaev) Bei diesem Experiment lassen wir einen Zylinder an einer schiefen Ebene in ein Wasserbecken fallen. Der Zylinder rollt auf der schiefen Ebene in das Wasser herunter. Sobald der Zylinder in das Wasser eintaucht, ändert er seine Richtung im Wasser und fällt in die entgegengesetzte Ecke (in Bezug auf die Richtung, die durch die schiefe Ebene festgelegt wäre) des Wasserbeckens, wo man ihn nicht erwartet. Die Erklärung beruht auf dem Ven” turi Effekt“. Der Zylinder bewegt das Wasser um sich herum. Wegen der Drehung des Zylinders ist die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers auf einer Seite höher als auf der anderen Seite. Dies hat einen Druckunterschied zu Folge. Wo höhere Strömungsgeschwindigkeiten herrschen, ist der Druck kleiner und umgekehrt liegen kleinere Geschwigkeiten vor, ist der Druck höher. Daher wird der Zylinder in die Richtung des niedrigeren Drucks bewegt oder gedrückt“. ” Riesenbernoulli (von Benedikt Klobes) Bläst man Luft durch ein vertikales Rohr, an dessen Ende eine durchbohrte Scheibe befestigt ist, und presst dieses kopfüber an die Decke, so wird die Scheibe angezogen und man kann sich hängen lassen“. Da die Luft zwischen Scheibe und Decke sehr schnell strömt, ” hat sie keine Zeit auf die Scheibe zu drücken und es entsteht ein sogenannter Unterdruck. Deshalb drückt die Luft von unten stärker gegen die Scheibe als von oben, so dass die Scheibe unter die Decke gezogen wird. Schiefe Ebene mit Ei (von Cornelia Monzel) Ein rohes und ein gekochtes Ei rollen die schiefe Ebene hinunter. Das rohe Ei ist schneller, denn durch das Kochen wird das flüssige Eigelb/-weiß fest und muss sich mitdrehen; beim ungekochten Ei passiert das nicht (sieht aus wie wenn man eine Wasserflasche in der Waagerechten dreht), kann also leichter rollen. 8 Weinflasche (von Benedikt Klobes) Wer eine verkorkte Weinflasche ohne Korkenzieher öffnen kann, ist bei jedem Grillfest ein gerngesehener Gast! Da dabei allerdings gerne einmal die ein oder andere Flasche zu Bruch geht, sollte man es nicht ungeschützt, d.h. nicht ohne Sicherheitshandschuhe und die nötige Vorsicht ausprobieren. Man schlägt nun den Boden der waagerecht gehaltenen Weinflasche vorsichtig aber kräftig gegen ein etwas elastisches Metarial, z.B. einen Baum. Der Wein in der Flasche schwappt dabei in der Flasche nach hinten gegen den Boden und prallt von dort zurück gegen den Korken. Auf diese Weise schlägt“ man mit Hilfe des ” Weins den Korken aus der Flasche. Freier Fall - Schuss auf Tier (von Barbara Schmitz) Bei diesem Experiment schiessen wir mit Pfeil und Bogen auf ein Kuscheltier, welches an einer Wand befestigt ist. Der Pfeil wir mit einem Laserpointer auf unser Kuscheltier gerichtet. Der Clou bei diesem Versuch ist, dass sobald der Pfeil abgeschossen wird, sich das Kuscheltier von der Befestigung an der Wand löst und sich fallen lässt. Trotzdem wird das Tier vom Pfeil getroffen. Die Erklärung hierfür liegt in der Wirkung der Schwerkraft. Durch die Schwerkraft fällt nicht nur das Kuscheltier sondern auch der Pfeil während des Flugs. Da sie beide gleichzeitig losgelassen werden, fallen sie um die gleiche Strecke nach unten. Daher trifft der Pfeil immer unser Kuscheltier. Der Raketenstuhl (von Alexander Karim) Wieso fliegt eine Rakete im Weltraum, wo noch nicht einmal Luft vorhanden ist, die sie tragen könnte? Die Rakete bringt einfach etwas mit, woran sie sich abstoßen kann! Unser Stuhl funktioniert genau so. Aus der Gasflasche lassen wir, wenn wir das Ventil öffnen, einfach Gas nach hinten herausströmen. Während das Gas nach hinten fliegt, muß der um den Gasanteil leichter gewordene Stuhl nach vorne beschleunigt werden, um das Gleichgewicht aufrecht zu erhalten. Der Stuhl stößt sich also vom auströmenden Gas ab, und kann ganz schön schnell werden. Leider haben wir keine Bremse eingebaut, weshalb die wilde Fahrt auch schon mal unsanft zu Ende gehen kann... . 9 Teil 4 - Tiefe Temperaturen Trockeneis (von Manuel Kopp) CO2 wird isotherm komprimiert und verflüssigt in einer Gasflasche unter Druck aufbewahrt. Öffnet man die Gasflasche, entweicht das Gas und wird adiabatisch (sehr schnell ohne Wärmeaustausch mit der Umgebung) dekomprimiert und verdunstet. Dadurch kühlt sich der Stickstoff so weit ab, dass es zu Trockeneis“ wird. Dieses wird in einem Jutesack ” aufgefangen. Endotherme Reaktion (von Manuel Kopp) Normalerweise reagieren zwei Stoffe spontan miteinander, wenn die Endprodukte in einem niedrigeren Energiezustand liegen als die Ausgangsstoffe. Allerdings gibt es noch einen weiteren Faktor, der Stoffe dazu bringt, spontan miteinander zu reagieren: das Streben des Universums nach Unordnung. Hat man also hochgeordnete Ausgangsstoffe, wie zum Beispiel Salzkristalle, die durch eine Reaktion zerstört werden, kann es sein dass sie abläuft, indem sie Wärme aus der Umgebung nimmt, um dem Bestreben nach Unordnung nachzugeben. Diesen Effekt beobachtet man, wenn im Winter Salz gestreut, wird: Salz auf Schnee taut den Schnee. Man könnte meinen es wird wärmer, aber das Gegenteilige ist der Fall: Das Salzwasser ist kälter als der Schnee, aus dem es entstand. Aber da der Gefrierpunkt des Salzwassers niedriger ist als der von Wasser, wird sowohl das Salzgitter, als auch die Schneekristalle zerstört, und dem Bestreben nach Unordnung wurde nachgegeben. Auch nutzt man den Effekt für Erste-Hilfe-Kältepackungen. LED-Schmetterling Metallkugel sprengen (von Manuel Kopp) Eine hohle, gußeiserne Kugel (etwa 6cm Durchmesser/Wandstärke 0,5cm) wird mit Wasser bis zum Rand gefüllt und mit einem Schraubverschluss fest verschlossen. Danach wird die Kugel in einer abgesägten PET-Flasche mit flüssigem Stickstoff auf eine Temperatur weit unter 0◦ C abgekühlt. Die Anomalie des Wassers besagt, dass Wasser seine geringste Dichte bei +4◦ C erreicht. Metalle hingegen haben bei 0 Kelvin ihre geringste Dichte erreicht. Also zieht sich die Kugel zusammen, wärend das Wasser immer mehr Platz bräuchte, je weiter es abgekühlt wird. Es baut sich ein so starker Druck auf, dass die Metallkugel effektvoll zerplatzt. Tanzendes Feuer (von Katinka Ballmann) Ein spektakulärer Versuch resultiert aus dem Spiel mit dem Feuer. Hierfür wird Methangas und flüssiger Stickstoff verwendet. Methan ist bei Raumtemperatur gasförmig. Mit einem Schlauch wird Methan in einen kleinen Kolben gefüllt und diese mit dem flüssigen Stickstoff (ca. -200 ◦ C) stark abgekühlt. Das Methan wird dabei flüssig. In dieser Form wird das Methan nun angezündet und schnell z.B. über einen Tisch geschüttet: es gleiten sodann züngelnde Flammen über den Tisch. Der mysteriöse Schwebeeffekt ist leicht einzusehen: die brennenden Methantröpfchen, die auf den Tisch geschüttet werden, schweben sozusagen auf Methankissen. Das Methan wird nämlich ohne Kühlung schnell wieder wärmer und darum gasförmig. 10 Schwebende Kreide (von Katinka Ballmann) Ganz ähnlich verhält es sich mit der Schwebenden Kreide. Wenn Kreide in flüssigem Stickstoff stark heruntergekühlt wird und sie dann auf einen Tisch gelegt und leicht angeschnippt wird, so gleitet die Kreide, wie die brennenden Methantröpfchen über den Tisch. Hier ist es aber kein Methankissen, das die Kreide trägt, sondern einfach der flüssige Stickstoff, den die Kreide aufgesaugt hat, der an der Luft wieder verdampft. Das Prinzip kann auch im Alltag wieder gefunden werden: Airhockey funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip. Die Puks können nur darum so leicht über den Tisch sausen und gleiten, weil von unten aus der Tischplatte durch kleine Löcher Luft gepustet wird. Supraleitender Zug (von Martin Niestroj) Ein Supraleiter verliert bei einer bestimmten tiefen Temperatur seinen elektrischen Widerstand. Befindet sich der abgekühlte Supraleiter in einem Magnetfeld, merkt“ er sich ” dieses und möchte seine Lage in diesem Magnetfeld beibehalten. In diesem Versuch haben wir in der Lokomotive einen Supraleiter versteckt. Die Schienen sind keine gewöhnlichen Schienen - es sind Magnete! Jeder Magnet ist von einem magnetischen Feld umgeben. Um die Magentschienen-Bahn herum verläuft also ein magnetisches Feld. Lassen wir den Zug (mit abgekühlten Supraleiter innen drin) auf den Gleisen schweben und schubsen ihn an, so fliegt er bei der nächsten Kurve nicht aus der Bahn sondern folgt dem magnetischem Feld, welches um die Schienen herum anliegt. Stickstoff-Eis (von Sarah Wrede) Aus ganz gewöhnlichen Zutaten wie Milch, Sahne und Zucker machen wir in Minutenschnelle leckeres Eis, indem wir flüssigen Stickstoff dazu mischen. Das ist zwar ganz einfach, kann aber leider trotzdem nicht zu Hause nachgemacht werden. Der ca -200◦ C kalte Stickstoff ist nämlich wegen seiner tiefen Temperatur nicht ganz ungefährlich und kann deshalb nicht im Supermarkt gekauft werden. 11 Die Physikshow 04/05 sind Katinka Ballmann, Alexander Karim (Moderation) Dominik Berg, Florian Grifka, Roman Schmitz, Christoph Brömling (E/B) Elke Dornauf, Torsten Kuciewski, Jana Puschra, Malte Schulz, Thomas Voge (Akustik und Wellen) Temura Abdullaev, Benedikt Klobes, Cornelia Monzel, Barbara Schmitz (Mechanik) Tim Hoffmann, Manuel Kopp, Insa Thiele, Gunther Witzel, Sarah Wrede, Alice Yeo (Tiefe Temperaturen) Ludger Köhlen (Ton, Trailer und Technik) Martin Niestroj (Organisation und Licht) Patricia Zündorf, Dagmar Faßbender (Sekretariat) Michael Kortmann und Herbert Dreiner sowie die Helfenden Hände: Markus Bernhardt, Michael Götting, Holger Knuth, Björn Korff, Thomas Marten, Jochen Peschutter, Mathias Uhlenbrock, Julian Zündorf und Nico Möser. Die Physikshow der Universität Bonn im Internet: http://www.physikshow.uni-bonn.de 12
