Informationsblatt 3: Luft

Publikation:	26.3.2009
Herkunft:	La main à la pâte, Paris

Aus den [französischen] Lehrplänen

Lernstufe 2:

Materie

Sich der Existenz von Luft bewusst werden.

Lernstufe 3:

Materie

Luft, Luft hat ein Gewicht...

Erschwernisse durch den gängigen Sprachgebrauch

Das Wort Luft kommt in vielen alltäglichen Redewendungen vor:
- "Luft schöpfen gehen" oder "an die frische Luft gehen" lässt unwillkürlich denken, dass Luft sich vor allem draußen befindet;
- "sich im Luftzug aufhalten" könnte vermuten lassen, dass Luft nur dort ist, wo man sie wahrnimmt (wie hier über ihre mechanische Wirkung);
- "oft ist von "Luftmangel" die Rede, wenn einem in einem geschlossenen Raum zu warm ist;
- eine Flasche, ein Glas oder ein anderes Behältnis gilt als leer, wenn sich keine festen oder flüssigen Stoffe (mehr) darin befinden, sie aber immer noch mit Luft gefüllt sind. In der Umgangssprache bezeichnet das Wort leer also die Abwesenheit jeder Art von fester oder flüssiger Materie. In der wissenschaftlichen Sprache bezeichnet das Wort leer die Abwesenheit jeglichen Stoffes (fest, flüssig, gasförmig). Die Umgangssprache bestärkt also die Auffassung, dass Luft kein Stoff sei.

Erschwernisse aufgrund von vorgefassten Meinungen der Schüler/innen

Ganz allgemein machen Kinder dieses Alters sich nur eine Vorstellung von Dingen, die sie mit ihren Sinnesorganen wahrnehmen. Dieses Hindernis kommt auch bei anderen Gelegenheiten zum Tragen: wenn sich das Kind zum Beispiel keine Vorstellung von Wasser im Dampfzustand machen kann (siehe Informationsblatt 1: "Aggregatzustände der Materie und Zustandsänderungen") oder wenn Zucker oder Salz im Wasser verschwinden (siehe Informationsblatt 2: "Mischungen und Lösungen").

In der Lernstufe 3 sind die Kinder jedoch mit der Luft hinreichend vertraut und zweifeln nicht mehr an ihrem Vorhandensein (Luft ist lebensnotwendig, sie ist überall um uns herum...). Dennoch, die Existenz von Luft wird zwar nicht mehr bezweifelt, aber ihr Status als Materie wird nicht begriffen. Implizit ist Materie für die Schüler/innen etwas Sichtbares, Widerstandsfähiges, Greifbares... kurzum, das genaue Gegenteil der Vorstellung, die sie sich von Luft machen. Auf die Frage "Hat Luft ein Gewicht?" antworten sie gern verneinend mit Sätzen wie "Dann hätten wir ja einiges zu schultern". Manchmal argumentieren sie mit einer Analogie zum Wasser: "Wenn man ins Wasser taucht, spürt man das Wasser am Körper, in der Luft spürt man nichts".
Auch wird die Luft eher als ein Behälter angesehen (es ist die Atmosphäre, in die man Substanzen kippt), und nicht als ein Inhalt. Derartige Ansichten von der Welt tragen dazu bei, dass Luft nicht als Stoff begriffen wird.

Ein paar Klippen, an denen Beobachtung und Experiment scheitern könnten

Wenn man Luft wiegen will, muss man sie natürlich in einen Behälter einschließen. Ein Luftballon ist kein geeigneter Gegenstand, weil sein Volumen im aufgeblasenen und im unaufgeblasenen Zustand nicht das gleiche ist, was einen Unterschied im archimedischen Auftrieb bewirkt und den Massenunterschied verdeckt. Man nimmt daher besser einen Volleyball, der diesen Nachteil nicht hat. Die Massendifferenz beträgt dann mehrere Gramm und kann selbst mit einer unempfindlichen Waage festgestellt werden. Man wird zwischen Masse und Gewicht nicht unterscheiden, denn diese beiden Vorstellungen können in der Grundschule nicht entwickelt werden. Man wird sich mit der Feststellung "Luft wiegt etwas" (Luft "hat eine Schwere") begnügen. Dagegen sollte man sich angewöhnen, von einem Gegenstand zu sagen: "Er hat eine Masse von x Gramm".

Kenntnisse

- Luft ist genau so Materie wie Flüssigkeiten oder feste Stoffe, denn sie hat ein Gewicht.

- Die Stofflichkeit lässt sich auch noch an anderen Eigenschaften erkennen: Man kann Luft von einem Gefäß in ein anderes umfüllen wie Flüssigkeiten, Luft kann Bewegung übertragen wie feste Körper, Luft kann einer Flüssigkeit Widerstand leisten, auch festen Stoffen oder einer Bewegung (Fallschirm), der Wind ist Luft in Bewegung...

- Schließlich ist Luft auch ein ausgezeichneter thermischer Isolierstoff (Federbetten sind nichts anderes als ein Mittel zur Aufrechterhaltung einer stehenden und daher vom Körper erwärmten Luftschicht).

Mehr zum Thema

- Luft hat ein Gewicht: 1,2 g pro Liter unter Umgebungsbedingungen.
- Luft besteht im Wesentlichen aus Stickstoff (N₂ 4/5) und Sauerstoff (O₂ 1/5). Sie enthält auch noch geringe Mengen verschiedener Gase. Luft gilt als verschmutzt, wenn sie Gase enthält, die nicht in ihrer normalen Zusammensetzung vorkommen oder feste oder flüssige Teilchen in Suspension.
- Die Luft der Atmosphäre verteilt sich nicht gleichmäßig über die Erde und kann von einer Stelle zur anderen strömen; Diese Luftbewegung ist das was man Wind nennt. Mit der Höhe wird die Luft der Atmosphäre dünner.
- Wenn die Schüler/innen auf den Ausdruck "flüssige Luft" stoßen, kann bei der Gelegenheit der Begriff von der Zustandsänderung wieder aufgenommen werden : Luft ist unter normalen Bedingungen gasförmig und geht in den flüssigen Zustand über, wenn sie stark abgekühlt wird (auf ungefähr −200 Grad Celsius).

Einsatz der Kenntnisse in anderen Zusammenhängen, verwandte Begriffe

Informationsblatt 1: "Aggregatzustände der Materie und Zustandsänderungen": Wasserdampf.
Informationsblatt 16: "Energie": Windkraftwerke.