Versuch 105: Kalte Ballons - Einleitung

Experimente mit flüssigem Stickstoff sind äußerst zahlreich. Die meisten Experimente haben den gleichen theoretischen Hintergrund, sind aber dennoch schön anzuschauen.

Da an anderer Stelle ausführlich über Stickstoff und Kälte berichtet wird soll hier eine kleine Liste an Versuchen mit flüssigem Stickstoff in das Experiment einleiten:

1. Eine Banane wird zum Hammer

2. Eine kalte Orange muss zerschlagen werden

3. Eine kalte Blume zerbricht

4. Ein eingetauchter Plastikschlauch dampft und spritzt

5. Ein Kohlenstoffdioxidballon bildet Trockeneis

6. Ein Luftballon zieht sich zusammen und dehnt sich aus

7. Speiseeis lässt sich mit Stickstoff herstellen

8. Butangas wird flüssig

9. Schwefelblüte wird weiß

10. Benzin und Spiritus werden fest

11. Flüssiger Stickstoff perlt auf dem Fußboden ab

12. Sauerstoff kondensiert am Boden einer stickstoffgekühlten Metallschale

13. Flüssiger Stickstoff tanzt auf warmen Wasser

14. Ein gekühlter Schokokuss lässt sich zerschlagen

15. Chlorgas wird flüssig und fest

16. Eine Metallstange bringt den flüssigen Stickstoff zum Kochen

17. Eine Mülltüte wird aufgeblasen

18. Eine kalte Plastikkugel klingt anders beim Fallen

19. Eine kalte Stimmgabel klingt anders

20. Eine Filzmütze beginnt zu dampfen

21. Kaltes Brom wird heller.

Sicherheitssymbole

Demonstrationsversuch Schutzbrille tragen! Schutzhandschuhe tragen! In den Abfall geben.

Chemikalien

  • Flüssiger Stickstoff
  • Kohlenstoffdioxid

Materialien

  • Ballon (rund)
  • Ballon (lang)
  • Messer
  • Tiegelzange
  • Ballonpumpe
  • Plastikwanne
  • Dewar-Gefäß

Durchführung

Man füllt ein Dewar-Gefäß mit flüssigem Stickstoff und einen Luftballon mit Kohlenstoffdioxid. Den Ballon legt man in eine Plastikschale, oder Plastikwanne. Nun gießt man flüssigen Stickstoff auf den Ballon. Einen langen Luftballon bläst man mit einer Ballonpumpe auf und taucht ihn in das Dewar-Gefäß.

Entsorgung

%

Ergebnisse

Der mit Luft gefüllte Luftballon zieht sich im flüssigen Stickstoff zusammen und dehnt sich an der Luft wieder aus. Der Luftballon mit Kohlenstoffdioxid dehnt sich nach dem Stickstoffbad nicht sofort wieder aus.

Schneidet man den Ballon auf, erkennt man einen weißen Feststoff - Trockeneis. Im Luftballon wird die Luft abgekühlt. Der größte Anteil der Luft ist mit 78.09 vol-% der Stickstoff. Stickstoff nimmt beim Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand ein 691-faches Volumen ein. Im Umkehrschluss nimmt flüssiger Stickstoff 691 mal weniger Raum ein, als der gasförmige in der Luft. Der Ballon zieht sich zusammen.

Da Sauerstoff bei -183°C und Stickstoff bei -196°C siedet, also gasförmig wird, dehnt der Luftballon sich bei Raumtemperatur schnell wieder aus. Im Kohlenstoffdioxidballon läuft dieser Vorgang ebenso ab. Kohlenstoffdioxid wird allerdings im Gegensatz zu Stickstoff oder Sauerstoff nicht flüssig, sondern nimmt gleich den festen Aggregatszustand an. Man nennt diesen Vorgang Resublimation.

Das Trockeneis wird bei -78.5°C (also deutlich später) wieder gasförmig. Dieser Vorgang nennt sich Sublimation. Keiner der chemischen Stoffe geht in diesem Versuch verloren, sie wechseln nur ihren Aggregatzustand und damit auch den Raum, den sie einnehmen.

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Hinweise

Bei Versuchen mit flüssiger Luft oder flüssigem Stickstoff muss der Raum stets gut belüftet werden, weil bei andauernder Demonstration große Mengen an Stickstoff frei werden! Grundlegende Vorkehrungen, wie das Tragen von Schutzhandschuhen und Schutzbrille sind bei den tiefen Temperaturen unabdingbar

Versuchsvideo

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Versuchsbild

Bild zu Versuch: Kalte Ballons

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NEU

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