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Herstellung einer Lavalampe
Forschungsaufgaben stellen und experimentell erarbeiten

Lavalampe

Autoren: Fabio Näpflin, Nadia Troxler, Nadja Weibel, PH Luzern


Einleitung (Thomas Seilnacht)

Die Ausarbeitung der Studentengruppe ist ein gelungenes Beispiel wie im Inquiry-based Learning eigenständig eine Fragestellung formuliert, ein eigenes Untersuchungsdesign entwickelt und dann experimentell überprüft wird. Die echte Lavalampe ist ein Dekorationsprodukt, in dem mit Hilfe der Wärme einer Glühlampe zwei übereinander stehende Flüssigkeiten in Bewegung gesetzt werden. Die schwerere Flüssigkeit mit der höheren Dichte steigt aufgrund ihres hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten bei Erwärmung auf, kühlt wieder ab und sinkt dann wieder nach unten. Edward Craven Walker arbeitete in den 1950er Jahren zehn Jahren an der Entwicklung seiner "Astrolampe". Die genaue Funktionsweise wird bis heute geheim gehalten. Zur Herstellung der schweren Flüssigkeit mit der hohen Dichte wird wahrscheinlich Paraffinöl in Tetrachlorethen gelöst. Der Halogenkohlenwasserstoff kann aber vermutlich Krebs erzeugen und ist für die Schule nicht geeignet.

Die Studentengruppe stellte sich die Aufgabe: Wie kann man eine Lavalampe für die Schule mit weniger gefährlichen Stoffen nachbauen? Das Finden der Lösung ist aus verschiedenen Gründen extrem schwierig: Es benötigt zum Beispiel Kenntnisse über:
  • die Wasser- und Fettlöslichkeit von Stoffen,
  • die exakten Dichten von fetten Ölen und Ethanol-Wasser-Gemischen,
  • die Wärmeausdehnungskoeffizienten der beteiligten Stoffe oder Stoffgemische,
  • das Verhalten von Strömungen und der Adhäsion von Flüssigkeiten in verschiedenen Glas-Behältern,
  • die Toxizität der Stoffe (zum Beispiel der Farbstoff Sudan III) und das gefährliche Verhalten beim Erhitzen von Alkoholen.
Die Studentengruppe hat es (mit ein paar Hilfestellungen) geschafft, eine echte Lavalampe herzustellen, die für Schulzwecke geeignet ist. Die Gruppe ist nicht nur systematisch vorgegangen, sondern hat vor allem auch viel ausprobiert. Erst die Kombination der induktiven und der deduktiven Methode führte zum Erfolg. Besonders interessant war der dynamische Prozess, weil die Studentengruppe das Lehramt für Primarschule studierte und gerade nicht die Naturwissenschaften.


Fabio Näpflin, Nadia Troxler, Nadja Weibel: Herstellung einer Lavalampe   pdf



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