Materialien zum Unterricht

Masse und Volumen bestimmen

Lumi hat ein Messlabor eröffnet. Der erste Kunde ist Fluffi, eine kleine Luftwolke. Fluffi möchte wissen: „Wie schwer bin ich? Und wie groß bin ich?“ Lumi übt erst an festen Körpern: Die Masse misst man mit der Waage, das Volumen mit dem Lineal oder dem Messzylinder. Bei Fluffi wird es dann knifflig, denn ein Gas hat zwar eine Masse, aber kein eigenes Volumen.

Die Sprüche sind albern, die Zahlen nicht: Alle Werte sind echt gerechnet. Die Teilchen im Bild sind stark vergrößert, in Wirklichkeit sind es unvorstellbar viele. Zum Üben auf Papier gibt es ein Arbeitsblatt mit Lösung.

Station 1: Die Masse – mit der Balkenwaage

Links
Rechts
Zeiger
Masse

So geht's: Leg Wägestücke auf die rechte Schale, bis der Zeiger genau in der Mitte steht. Dann ist die Waage im Gleichgewicht: Der Gegenstand hat dieselbe Masse wie alle Wägestücke zusammen. Profitrick: Fang mit dem größten Wägestück an. Ist es zu schwer, nimm es wieder weg.

Einstellungen

Was kommt auf die linke Schale?
Wägesatz (antippen = auflegen)

Anzeigen

Station 2: Das Volumen fester Körper

Ein Quader ist leicht: Kanten messen und malnehmen. Aber wie misst man eine Knetfigur oder einen Stein? Man taucht ihn ins Wasser. Er schiebt so viel Wasser zur Seite, wie er selbst Platz braucht. Das Wasser steigt im Messzylinder um genau sein Volumen.

Einstellungen

Methode
Kanten des Quaders
Welcher Körper?
Selbst ablesen
cm³

So liest du den Messzylinder richtig ab

8070605040mL Auge auf Höhedes Wasserspiegels unten an der Wölbungablesen: 60 mL von oben: zu wenigvon unten: zu viel

Wasser wölbt sich am Glasrand ein wenig nach oben. Abgelesen wird immer am tiefsten Punkt der Wölbung, mit dem Auge genau auf dieser Höhe. Ein Teilstrich ist hier 5 mL. Und denk dran: 1 mL = 1 cm³.

Einheiten zum Umrechnen

Masse mVolumen V
1 t = 1000 kg1 m³ = 1000 dm³
1 kg = 1000 g1 dm³ = 1000 cm³
1 g = 1000 mg1 L = 1 dm³ = 1000 mL
1 mL = 1 cm³

Beispiele: Eine Tafel Schokolade hat 100 g. Ein Liter Wasser hat 1 kg. Ein Spielwürfel hat ungefähr 1 cm³, ein Milchkarton 1 L = 1 dm³. Und ein Liter Luft? Der hat etwa 1,2 g. Wenig, aber nicht nichts!

Station 3: Gase – wie schwer, wie groß?

Hat Luft eine Masse? Probier es an der Waage oben aus: Wiege den schlaffen Ball und dann den aufgepumpten Ball.

Und wie groß ist Fluffi? Das ist die eigentliche Überraschung: Ein Gas füllt jeden Raum aus, den es bekommt. Es hat kein festes Volumen.

Einstellungen

Versuch
Kolbenprober (vorne verschlossen)

Am Anfang sind 60 mL drin. Schieb den Kolben hinein oder zieh ihn heraus.

Zwei Glaskolben

Links: 100 mL Luft. Rechts: ein Kolben, aus dem alle Luft herausgepumpt wurde (luftleer).

Achte auf die Anzeige: Das Volumen ändert sich, die Masse nicht. Es kommt keine Luft dazu und keine geht verloren.

Merke – Masse und Volumen:
  • Die Masse m gibt an, wie schwer (und wie träge) ein Körper ist. Einheit: 1 kg (Kilogramm); 1 kg = 1000 g, 1 t = 1000 kg. Man misst sie mit einer Waage. Bei der Balkenwaage legt man Wägestücke auf, bis Gleichgewicht herrscht.
  • Das Volumen V gibt an, wie viel Raum ein Körper einnimmt. Einheiten: 1 cm³, 1 dm³ = 1 L, 1 m³; 1 mL = 1 cm³.
  • Volumen eines Quaders: V = a · b · c.
  • Volumen eines unregelmäßigen Körpers: ganz in Wasser tauchen. Differenzmethode: V = V2 − V1. Ist der Körper zu groß für den Messzylinder, nimmt man das Überlaufgefäß: Das verdrängte Wasser läuft in einen Messzylinder.
  • Gase haben eine Masse. Ein aufgepumpter Ball ist schwerer als ein schlaffer. 1 L Luft hat etwa 1,2 g.
  • Gase haben kein bestimmtes Volumen. Sie füllen jeden Raum aus, der ihnen zur Verfügung steht, und lassen sich zusammendrücken. Das Volumen eines Gases hängt also vom Gefäß ab. Seine Masse bleibt dabei gleich.

Fest, flüssig, gasförmig im Vergleich

festflüssiggasförmig
eigene Form?janeinnein
eigenes Volumen?jajanein
zusammendrückbar?kaumkaumja
hat eine Masse?jajaja

Warum ist eine „leere“ Flasche nicht leer?

Eine leere 1-L-Flasche ist voll Luft: genau 1 L Luft, etwa 1,2 g. Drückst du die verschlossene Flasche zusammen, hat dieselbe Luft weniger Platz. Ihr Volumen wird kleiner, ihre Masse bleibt gleich.

Fluffi sagt dazu: „Fragt mich nicht, wie groß ich bin. Fragt mich, in welchem Gefäß ich gerade wohne.“

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