Bunte Milch, die sich bewegt

Was das Kind lernt

• Dass die Oberfläche einer Flüssigkeit gespannt ist und Spülmittel diese Spannung verringert.
• Dass sich die Flüssigkeit dorthin bewegt, wo die Oberfläche stärker zieht, wenn sie auf einer Seite stärker zieht als auf der anderen (Marangoni-Effekt).
• Dass Spülmittel Moleküle hat, deren einer Teil sich mit Wasser und deren anderer sich mit Fett verbindet – deshalb reinigt es.
• Dass das Fett der Milch die Bewegung länger anhalten lässt: Mit Magermilch oder Wasser dauert sie kürzer.

Vorher vorbereiten

• Decke den Tisch mit Zeitungspapier oder einer Plastiktischdecke ab und zieh den Kindern alte Kleidung oder eine Schürze an.
• Spüle die Teller gut nur mit Wasser aus: Ein Seifenrest im Teller lässt die Farben zu früh loslaufen.
• Öffne die Lebensmittelfarben und prüfe, dass sie einzeln tropfen.
• Gib 1 ml Spülmittel in einen Deckel, weit weg von den Tellern.
• Wenn du abdrucken willst, schneide die Scheibe A aus Aquarellpapier oder Fotokarton aus.

Materialien und Werkzeuge

• Vollmilch — 200 ml pro Teller (+ 200 ml Magermilch zum Vergleichen)
  Vollmilch (3,5 % Fett), zimmerwarm oder frisch aus dem Kühlschrank
• Flüssige Lebensmittelfarben — 4 Farben (Rot, Blau, Gelb, Grün) kaufen
  zum Backen, flüssig, in Tropfflaschen
• Flüssiges Spülmittel — 1 ml (ein Spritzer in einem Deckel)
  für den Abwasch von Hand, konzentriert
• Wattestäbchen — 4–6
  für jeden Versuch ein neues
• Weißer tiefer Teller — 1 (2–3 zum Vergleichen)
  glatt, Ø 20–24 cm, sauber und ohne Seifenreste ausgespült
• Zeitungspapier oder Plastiktischdecke — 1
  zum Schutz des Tisches: Die Farbe färbt ab
• Aquarellpapier oder weißer Fotokarton — 1 Blatt (optional)
  zum Abdrucken des Musters (Scheibe A)

Werkzeuge

• Messbecher — 200 ml Milch abmessen
• Flaschendeckel — das Spülmittel hineingeben, um das Wattestäbchen einzutauchen
• Handy oder Kamera — die Wirbel fotografieren oder filmen
• Mikrowelle oder Topf — die Milch für den Temperaturversuch anwärmen Erwachsene

Teile und Vorlagen

• A · Scheibe zum Abdrucken des Musters ×2 — Aquarellpapier oder Fotokarton 200 g/m²

Schritt für Schritt

1. Schütze den Tisch

   Breite Zeitungspapier oder eine Plastiktischdecke aus und stell den weißen tiefen Teller darauf, an eine Stelle, wo du ihn danach nicht mehr bewegen musst.

2. Gieß die Milch ein

   Miss mit dem Messbecher 200 ml Vollmilch ab und gieß sie in den Teller, bis der ganze Boden ≈ 1 cm tief bedeckt ist.

   Prüfe: Der Tellerboden ist nirgends mehr zu sehen.

3. Warte, bis sie ruhig ist

   Warte 1 Minute, ohne Teller oder Tisch zu berühren, bis die Milchoberfläche völlig glatt und ruhig ist.

4. Setz die Farbtropfen

   Setz 1 Tropfen jeder Farbe 3–3,5 cm von der Mitte entfernt (so liegen sie 4–5 cm auseinander), wie die 4 Ecken eines Quadrats, ohne dass sie sich berühren. Lass jeden Tropfen aus 1–2 cm Höhe fallen.

   Prüfe: Die Tropfen bleiben rund und fast ruhig auf der Oberfläche.

5. Tauch das Wattestäbchen ein

   Tauch die Spitze eines sauberen Wattestäbchens in den Deckel mit Spülmittel, sodass sie vollgesogen ist, aber nicht tropft.

6. Berühre die Mitte und halt still

   Halte die Spitze des Wattestäbchens in die Mitte des Tellers, genau an die Oberfläche (nicht bis zum Boden), und halte es 10–15 Sekunden still.

   Prüfe: In weniger als 1 Sekunde schießen die Farben zum Rand.

7. Beobachte die Wirbel

   Nimm das Wattestäbchen weg und beobachte 1–2 Minuten, ohne etwas zu berühren: Die Farben drehen sich weiter und vermischen sich in Wirbeln, obwohl du nichts mehr berührst.

   Tipp: Film von oben in Zeitlupe, um die erste „Explosion“ zu sehen.

8. Zweite Berührung

   Wenn sich die Bewegung beruhigt, berühre die Milch erneut mit dem getränkten Wattestäbchen an einer anderen Stelle, zum Beispiel 3 cm vom Rand. Vergleiche das Muster mit dem ersten.

9. Druck das Muster ab (optional)

   Leg die Scheibe A 5 Sekunden flach auf die Milch, heb sie an einem Rand ab und lass sie 30 Minuten mit der Farbe nach oben auf Zeitungspapier trocknen.

10. Räum auf

    Gieß die Milch in den Ausguss (nicht trinken: Sie enthält Spülmittel) und spül den Teller mit Wasser und Seife. Falls du Flecken abbekommen hast, wasch sie sofort mit kaltem Wasser aus.

Funktioniert es? Der Test

Teller mit 200 ml Vollmilch, 4 Farbtropfen 3–3,5 cm von der Mitte und Wattestäbchen mit Spülmittel in der Mitte.

Was passieren soll: Bei der Berührung weichen die Farben in weniger als 1 Sekunde von der Mitte zurück und wandern mehrere Zentimeter zum Rand. 1–2 Minuten lang bilden sie weiter Wirbel und Spiralen, ohne dass man etwas berührt. Eine zweite Berührung löst eine weitere, kleinere Explosion aus.

Wenn etwas nicht klappt

• Die Farben bewegen sich schon vor der Berührung mit dem Wattestäbchen — Im Teller waren Seifenreste. Lösung: Spüle den Teller 2–3-mal nur mit Wasser aus und fang mit frischer Milch neu an.
• Bei der Berührung passiert fast nichts — Magermilch, zu wenig Spülmittel oder schon benutzte Milch. Lösung: Nimm frische Vollmilch und tränk die Spitze des Wattestäbchens gut.
• Die Farbtropfen sinken ab und verschwinden — Zu viel Milch (zu tief) oder Tropfen aus zu großer Höhe. Lösung: Nimm nur ≈ 1 cm Milch und lass die Tropfen aus 1–2 cm fallen.
• Alles wird sofort braun — Tropfen zu nah beieinander oder mit dem Wattestäbchen umgerührt. Lösung: Setz die Tropfen 4–5 cm auseinander und halte das Wattestäbchen still.
• Die Gelfarbe verteilt sich nicht — Das Gel ist sehr dickflüssig. Lösung: Verdünne es: eine Messerspitze Gel in einem Teelöffel Wasser.

Sicherheit

• Milch mit Spülmittel wird nicht getrunken: Gieß sie am Ende weg.
• Lebensmittelfarbe färbt Kleidung, Holz und Hände stundenlang: Schütze den Tisch und trag alte Kleidung.
• Spülmittel: Wenn es in die Augen spritzt, mit viel Wasser ausspülen.
• Wenn die Milch angewärmt wird, macht das ein Erwachsener, und sie darf nicht wärmer als 40 °C werden (lauwarm beim Anfassen).
• Milchallergie: Anfassen ist nicht gefährlich, aber diese Kinder sollten sich am Ende die Hände waschen.

Die Wissenschaft dahinter

Für die Kinder

Die Oberfläche der Milch ist gespannt wie das Fell einer Trommel, und die Farbtropfen liegen obendrauf. Wenn du die Mitte mit Seife berührst, wird das Fell genau dort locker, und der Rest, der noch gespannt ist, zieht zum Rand und nimmt die Farben im Eiltempo mit. Außerdem sucht die Seife die Fetttröpfchen der Milch, um sie festzuhalten, und bei diesem Hin und Her rührt sie die Farben um wie ein ganz sanfter Mixer.

Für Erwachsene

Vollmilch ist eine Emulsion aus Fettkügelchen (≈ 3,5 %) und Proteinen (Kaseinen) in Wasser. Ihre Oberflächenspannung beträgt ≈ 0,045–0,05 N/m. Die Farbtropfen (wässrig, etwas dichter) bleiben auf der Oberfläche und diffundieren kaum, weil die Milch ruhig ist. Spülmittel enthält anionische und nichtionische Tenside: Moleküle mit hydrophilem Kopf und hydrophobem Schwanz, die sich sofort an der Oberfläche anordnen und die Spannung auf ≈ 0,03 N/m senken. Dieses Spannungsgefälle zieht die Oberflächenschicht von der Zone mit Seife (niedrige Spannung) zur sauberen Zone (hohe Spannung): Das ist der Marangoni-Effekt, verantwortlich für die anfängliche „Explosion“, die auch die Farbtropfen mitnimmt. Darunter fließt die Flüssigkeit zur Mitte zurück und bildet Zirkulationszellen. Die spätere, minutenlange Bewegung entsteht, weil das Tensid weiter diffundiert, sich an Fettkügelchen und Proteine anlagert und Mizellen bildet, wodurch immer wieder neue lokale Spannungsunterschiede entstehen. Deshalb ist der Effekt mit Magermilch kürzer, und mit Wasser gibt es nur einen kurzen Schubs (außerdem sinkt die Farbe ab und verteilt sich im Wasser). Es ist derselbe Mechanismus, mit dem Seife Fett von Geschirr und Kleidung löst.

• Oberflächenspannung: Kraft, mit der die Oberfläche einer Flüssigkeit gespannt bleibt, wie das Fell einer Trommel.
• Tensid: Stoff wie Spülmittel, der diese Spannung lockert.
• Emulsion: Mischung aus Fetttröpfchen, die im Wasser verteilt sind, ohne sich zu verbinden, wie Milch.
• Mizelle: Kügelchen aus Seifenmolekülen, die einen Fetttropfen umschließen.
• Marangoni-Effekt: Bewegung einer Flüssigkeit von dort, wo ihre Oberfläche weniger zieht, dorthin, wo sie stärker zieht.

Nach Alter

• 5–7 Jahre: Der Erwachsene gießt die Milch ein und öffnet die Farben; das Kind setzt die Tropfen (mit Hilfe) und berührt mit dem Wattestäbchen. Botschaft: „Die Seife schiebt die Farben weg.“
• 8–10 Jahre: Sie machen alles selbst und vergleichen Vollmilch mit Magermilch oder Wasser, indem sie stoppen, wie lange die Bewegung dauert.
• 11–12 Jahre: Lass sie den Fett-Versuch mit vier Tellern planen (Magermilch, fettarme Milch, Vollmilch, verdünnte Sahne), die Dauer messen und ein Diagramm der Dauer über dem Fettgehalt zeichnen.

In der Gruppe oder in der Klasse

Teams zu 3, ein Teller pro Team (8 Teller für 25 Kinder), insgesamt 2 l Vollmilch und ein Farbset für je 2 Teams. Die Lehrkraft verteilt das Spülmittel in Deckeln erst am Ende, wenn alle ihre Tropfen gesetzt haben, und die Klasse berührt auf drei gleichzeitig. Danach testet jedes Team eine Variable (Magermilch, Wasser, lauwarm). 30 min + 10 Aufräumen. Tische unbedingt abdecken.

Challenges

• Bring die Farben dazu, eine Spirale zu bilden, indem du das Wattestäbchen an eine andere Stelle als die Mitte hältst.
• Lass einen einzigen Farbtropfen von einer Seite des Tellers zur anderen wandern, ohne ihn direkt zu berühren.
• Gestalte eine Grußkarte, indem du das Muster mit der Scheibe A abdruckst.
• Probier Sahne, Hafermilch und Sojamilch aus und ordne sie von am meisten bis am wenigsten spektakulär. Passt das zu ihrem Fettgehalt?

Weitere kostenlose Projekte

• Bunte Nelken
• Geheimbotschaften mit Zitronensaft
• Gespenster, die sich selbst aufblasen
• Hüpfendes Ei ohne Schale
• Lavalampe mit Öl und Brausetablette
• Limo-Mentos-Fontäne
• Riesenschaum mit Hefe
• Rosinen, die auf- und absteigen
• Schaumvulkan
• Selbstgemachter Slime
• Säure-Indikator aus Rotkohl
• Versteckte Farben in der Tinte
• Kandiszucker-Kristalle am Faden
• Würfelförmige Salzkristalle

Alle Projekte ansehen