Malte G. aus dem S4 war es, der diese Frage im Physikunterricht stellte. Doch erstmal von Anfang an: Für die letzten Physikstunden ihrer Schulzeit wünschten sich die Oberstufenschüler_innen verschiedene Themen. So kam es, dass unter anderem die Fourier-Transformation und die Heisenbergsche Unschärferelation behandelt wurden – und eben auch das Thema Trockeneis.
Trockeneis ist gefrorenes CO2, also Kohlenstoffdioxid, das -79 °C kalt ist. Das Besondere ist, dass es nicht nur sehr kalt ist, sondern auch direkt vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand übergeht. Es schmilzt also nicht wie normales Eis aus Wasser, sondern verdampft direkt.
Auch flüssiger Stickstoff ist extrem kalt. Er ist nur unterhalb von ca. -197 °C flüssig und ist deshalb sehr gut zum Kühlen geeignet. Genauso wie das Trockeneis (CO2) ist auch Stickstoff bei wärmeren Temperaturen gasförmig und neben Sauerstoff ein ganz normaler Bestandteil der Luft.
Die Schüler_innen des S4-Physikurses bereiteten also verschiedene Versuche vor, in denen entweder die Kältewirkung oder die Volumenzunahme bei Erwärmung von Trockeneis und flüssigem Stickstoff genutzt wurde. Zum Beispiel wurden tiefgefrorene Rosen so hart, dass sie in viele „Scherben“ zersprangen. Auch Banane und Kiwi wurden in der Kälte steinhart. Durch die Volumenzunahme zerplatzen Luftballons wie von Geisterhand und riesige weiße Seifenblasen entstanden. Außerdem glitten Kreide und Eis nahezu reibungsfrei auf einem „Gaskissen“ über Pult und Boden. Die 90 Minuten vergingen wie im Fluge. Zum krönenden Abschluss wurde unter strengen Sicherheitsvorkehrungen auf dem Schulhof flüssiger Stickstoff in eine PET-Flasche gefüllt. Durch die Außentemperaturen wurde der Stickstoff langsam wärmer und der entstehenden Überdruck in der Flasche brachte diese mit einem lauten Knall zum Bersten.
„Können wir nicht mal etwas mit Trockeneis machen?“ Die Antwort auf diese Frage lautet: „Klar, am Gymnasium Alstertal ist alles möglich!“
(S. Krause-Solberg)
Begriffserläuterungen:
- Die Fourier-Transformation ist die Zerlegung eines aperiodischen Signals in ein Spektrum, das heißt in eine Überlagerung periodischer Signale (Wellen). Sie wurde nach J. Fourier benannt, der im Jahr 1822 die Fourier-Reihen einführte.
- Die Unschärferelation wurde 1927 von W. Heisenberg formuliert und besagt, dass der Ort und der Impuls (Masse, Geschwindigkeit) eines Teilchens nicht gleichzeitig ganz genau bestimmt werden können.