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Die Geschichte des Archimedischen Prinzips

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Die Geschichte des Archimedischen Prinzips

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Es war einmal...

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How taking a bath led to Archimedes' principle - Mark Salata

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Wie kommt das Wasser in die Blätter von großen Bäumen?

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Wie kommt das Wasser in die Blätter von großen Bäumen?

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Erläutere in eigenen Sätzen, wie das Wasser in die Blätter von großen Bäumen gelangt.
Welche Schwierigkeiten gibt es?
Wie überwinden die großen Bäume diese?
Gibt es eine maximale Höhe, die die Bäume nicht überschreiten können?
Verwende Fachbegriffe und erkläre diese kurz in Deinem Text.

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EXPERIMENT HYDRAULIC PRESS 100 TON vs COCA COLA

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Die Kohäsionstheorie des Wassertransports

Mit der Evolution spezieller Gefäßsysteme für den Wassertransport, die bereits bei frühen Landpflanzen feststellbar sind, konnten terrestrische Pflanzen sehr viel größer werden. Bei den Gefäßpflanzen (Tracheophyta: Samenpflanzen und Farne) werden diese speziellen ligninverstärkten Wassertransportsysteme Xylem genannt.

Die Wasser-Adern des Xylem sind meist sehr schmal (meist << 0,7 ). Daher kommt es zwischen dem Wasser und den Xylemwänden zu starken Kapillarkräften: Infolge der Adhäsion zwischen Wasser-Molekülen und den Xylemwänden, wird die Wassersäule, die durch die zwischen den Wasser-Molekülen wirkenden Kohäsionskräfte zusammengehalten wird, entgegen der Schwerkraft angehoben.

Die vorherrschende Hypothese zur Erklärung des Ferntransports von Wasser in hohen Bäumen ist die so genannte Kohäsionstheorie des Wassertransports (J. Böhm, 1831-1893). Durch den Unterschied im Wasserpotenzial zwischen den Blättern und der umgebenden Luft wird der Wasserstrom von den Wurzeln, den Stamm hinauf und bis in die Blätter gesaugt, wo das Wasser zum einen gesteuert über verschließbare Stomata (Transpiration), zum anderen ungesteuert (Evaporation) abgegeben bzw. für die Photosynthese eingesetzt wird. Das Wassertransportsystem der Pflanzen kalkuliert hierbei einen hohen Wasserverlust ein: mehr als 90 % des aufgenommenen Wassers geht durch Transpiration und Evaporation verloren - gerade einmal 2 % werden von der Pflanze für die Photosynthese und andere Zwecke genutzt.

Durch den Zusammenhalt der Wasser-Moleküle (Kohäsionskräfte), wirkt der über die Wasserabgabe erzeugte Sog nicht nur auf unmittelbar benachbarte Moleküle, sondern auf die gesamte Wassersäule in den Wasserleitungsbahnen der Leitbündel (Xylem) bis hinab in die Wurzel und hält so stets eine kompakte Wassersäule aufrecht.
Animation: Die Kohäsionstheorie des Wassertransports

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Mit der Evolution spezieller Gefäßsysteme für den Wassertransport, die bereits bei frühen Landpflanzen feststellbar sind, konnten terrestrische Pflanzen sehr viel größer werden. Bei den Gefäßpflanzen (Tracheophyta: Samenpflanzen und Farne) werden diese speziellen ligninverstärkten Wassertransportsysteme Xylem genannt. Die Wasser-Adern des Xylem sind meist sehr schmal (meist << 0,7 ).

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Mit diesem Versuchsaufbau wurde das sogenannte "Archimedische Prinzip" experimentell untersucht.
Erstelle ein Versuchsprotokoll mit Skizze, Durchführung, Beobachtung, dem Ergebnis sowie einer kurzen Erläuterung des Ergebnisses im Hinblick auf die Definition: Auftrieb.

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Animation zu Transpirationssog

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Material: Rosinen, 1 Glas mit Leitungswasser, 1Glas mit Mineralwasser

1. Fülle einige Rosinen in beide Behältnisse und beobachte einige Minuten.

2. Skizziere währenddessen den Versuchsaufbau.

3. Beschreibe die Beobachtung.

4. Erkläre Deine Beobachtung.

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Material: Knetmasse, Wasserbecken

1. Forme aus Knete verschiedene Körper und gib sie ins Wasser.

2. Versuche die Körper so zu formen, dass sie schwimmen.

3. Dokumentiere (z.B. mit Fotos oder Skizzen) und beschreibe, welche Körper schwimmen und welche nicht. Begründe.

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Material: 2 Kunststoffflaschen mit Wasser, Aromafläschchen, Taucher

1. Fülle das Aromafläschchen zum Teil mit Wasser und gib es auf dem Kopf stehend in die randvoll gefüllte Wasserflasche. Achte darauf, dass das Aromafläschchen gerade schwimmt (eventuell erfordert dies mehrere Versuche).

2. Drücke anschließend auf die Flaschenseiten und lass wieder los.

3. Führe nun den Versuch mit dem Taucher durch.

4. Beschreibe die Beobachtung.

5. Erkläre Deine Beobachtung.

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Bitte schaut Euch vor der Bearbeitung der Stationen das Erklärvideo an.
Bezieht die Erkenntnisse aus dem Video in die Begründungen und Erklärungen Eurer Stationsarbeit ein.