Limo-Mentos-Fontäne

Was das Kind lernt

• Dass Limonaden unter Druck gelöstes Gas (CO₂) enthalten und dass dieses Gas beim Öffnen der Flasche hinaus will, aber „Stellen“ braucht, an denen es Bläschen bilden kann.
• Was Keimbildung ist: Die raue Oberfläche des Bonbons bietet Millionen Stellen, an denen gleichzeitig Bläschen entstehen.
• Dass das Gas, das sich schlagartig in der Flasche bildet, die Flüssigkeit durch den engen Hals wie durch eine Düse drückt.
• Einen fairen Versuch zu planen: nur eine Variable ändern (Getränkesorte, Temperatur, Anzahl Bonbons) und die Höhe messen.
• Höhen indirekt zu messen, mit einer markierten Wand oder einem Zeitlupenvideo.

Vorher vorbereiten

• Lass die Flasche 2 Stunden außerhalb des Kühlschranks stehen, damit sie Zimmertemperatur hat, und schüttle sie beim Tragen nicht.
• Drucke die Vorlage für Rohr A und Karte B bei 100 % aus. Klebe die Karte auf dicken Fotokarton, wenn dein Papier dünn ist.
• Such dir draußen eine Stelle mit ebenem, festem Boden (Hof, Terrasse, Sandplatz), weg von Autos, Fenstern und fremden Leuten. Achte auf den Wind: Er lenkt den Strahl ab.
• Markiere mit Kreide oder einer Schnur einen Kreis mit 3 m Radius um die Stelle, an der die Flasche stehen wird.
• Wenn du die Höhe messen willst, such dir eine Wand oder Laterne, neben die du die Flasche stellst, und markiere mit Malerkrepp alle 50 cm bis 3 m.

Materialien und Werkzeuge

• Cola light oder zero — 1 Flasche à 2 Liter kaufen
  ungeöffnet, auf Zimmertemperatur (20–25 °C), nicht geschüttelt
• Mentos — 7 (eine halbe Rolle mit 14) kaufen
  klassische Mentos Mint oder Frucht mit Überzug (keine Kaugummi- oder weichen Sorten)
• Blatt Papier — 1 (Vorlage A)
  A4-Blatt, 80 g
• Karte oder fester Fotokarton — 1 (Vorlage B)
  60 × 90 mm, aus Fotokarton 200–300 g oder eine alte Visitenkarte
• Klebeband — 2 Stücke à 8 cm
  zum Schließen des Rohrs
• Maßband oder Kreide — 1
  um den 3-m-Sicherheitskreis zu markieren und die Höhe zu messen
• Schutzbrille — 1 für die Person, die die Bonbons fallen lässt
  Heimwerker- oder Schwimmbrille

Werkzeuge

• Schere — Vorlage für Rohr und Karte ausschneiden
• Handy mit Zeitlupe (optional) — den Strahl filmen, um die maximale Höhe zu messen
• Schlauch oder Eimer mit Wasser — danach den Boden sauber machen

Teile und Vorlagen

• A · Lade-Rohr für die Bonbons ×1 — Papier 80 g
• B · Klappkarte ×1 — Fotokarton 250 g oder Visitenkarte

Schritt für Schritt

1. Bereite das Rohr vor

   Schneide Vorlage A aus (90 × 110 mm). Staple 7 Mentos, wickle das Papier entlang der 110 mm locker darum und klebe die Überlappung mit 2 Stücken Klebeband fest. Nimm die Bonbons heraus.

   Prüfe: Kippe das Rohr: Die 7 Bonbons müssen hinein- und herausrutschen, ohne zu klemmen. Klemmen sie, wickle es 1–2 mm weiter.

2. Bereite die Karte vor

   Schneide Karte B aus (90 × 60 mm). Ist sie aus dünnem Papier, klebe sie auf dicken Fotokarton oder eine Visitenkarte, damit sie sich beim Ziehen nicht verbiegt.

3. Markiere die Sicherheitszone Erwachsene

   Markiere draußen auf ebenem, festem Boden mit Kreide oder Schnur einen Kreis mit 3 m Radius. In den Kreis darf nur, wer die Bonbons fallen lässt, und zwar mit Schutzbrille.

   Prüfe: Keine Autos, offenen Fenster oder Leute im Kreis; es weht kaum Wind.

4. Stell die Flasche auf

   Stell die 2-l-Flasche Cola light aufrecht in die Mitte auf den festen Boden, ohne sie zu schütteln. Wenn du die Höhe messen willst, stell sie 30 cm vor die Wand mit den Markierungen alle 50 cm.

   Tipp: Ist der Boden nicht eben, keile den Fuß mit 4 flachen Steinen rundherum fest: Die Flasche darf nicht wackeln.

5. Öffne vorsichtig

   Dreh den Deckel langsam in 2–3 Sekunden ab, damit das Gas nach und nach entweicht. Geh aus dem Kreis, leg den Deckel draußen auf den Boden und geh zurück zur Flasche: Er wird nie wieder aufgeschraubt, wenn Bonbons drin sind.

6. Lade das Rohr

   Leg Karte B auf die Flaschenöffnung, mit dem Hilfskreis genau über der Öffnung. Stell das Rohr obendrauf, genau auf den Kreis, und wirf die 7 Mentos einzeln von oben hinein.

   Prüfe: Das Rohr steht senkrecht und mittig über der Öffnung; die Bonbons liegen auf der Karte.

7. Mach dich bereit

   Halte das Rohr mit einer Hand oben fest und greif mit der anderen die Karte am Ende „HIER ZIEHEN“. Stell dich seitlich hin, ohne das Gesicht über der Flasche. Der Erwachsene zählt: drei, zwei, eins.

8. Loslassen und zurück

   Zieh die Karte waagerecht mit einem Ruck weg: Alle Bonbons fallen zusammen hinein. Lass das Rohr los und renn rückwärts aus dem 3-m-Kreis (du hast 1 Sekunde).

   Tipp: Das Rohr passt nicht durch die Öffnung (innen ≈ 23 mm, die Öffnung 21,5 mm): Lässt du es los, bleibt es darauf liegen oder der Strahl schleudert es weg. Heb es erst auf, wenn kein Schaum mehr kommt.

9. Beobachte und miss

   Lies die maximale Höhe des Strahls an den Wandmarken ab oder filme in Zeitlupe. Stopp, wie lange der Strahl dauert (meist 3–5 s), und notiere, wie viel Limonade noch in der Flasche ist.

10. Räum auf

    Warte, bis kein Schaum mehr kommt. Schütte die restliche Limonade weg (nicht trinken: Sie enthält Bonbonreste und Schmutz), wirf die Flasche in den Gelben Sack und spül den Boden mit einem Eimer Wasser oder dem Schlauch ab.

Funktioniert es? Der Test

2-l-Flasche Cola light bei 20–25 °C, 7 Mentos auf einmal eingeworfen, neben einer Wand mit Marken alle 50 cm oder in Zeitlupe gefilmt.

Was passieren soll: Der Strahl kommt in weniger als 1 s, erreicht 2–4 m Höhe und dauert 3–5 s. In der Flasche bleibt nur ein Drittel oder weniger der Limonade.

Wenn etwas nicht klappt

• Es kommt nur ein bisschen Schaum, der überläuft — Limonade schon vorher geöffnet oder geschüttelt (hat Gas verloren), oder die Bonbons sind einzeln gefallen. Lösung: Nimm eine ungeöffnete Flasche und lass alle 7 Bonbons gleichzeitig fallen, indem du die Karte mit einem Ruck wegziehst.
• Die Bonbons klemmen im Rohr oder im Flaschenhals — Rohr zu eng oder Bonbons leicht feucht. Lösung: Wickle das Rohr 1–2 mm weiter; fass die Bonbons mit trockenen Händen an und lade sie nicht zu früh.
• Der Schaum spritzt zu früh hoch und macht die Karte nass — Das Rohr steht nicht richtig auf, und Bonbons fallen vor dem Ziehen hinein. Lösung: Prüfe, dass die Karte die ganze Öffnung abdeckt und das Rohr mittig auf dem Hilfskreis steht.
• Die Flasche kippt um — Unebener oder weicher Boden. Lösung: Ebener, fester Boden; mit flachen Steinen abstützen oder die Flasche in einen Blumentopf oder flachen Eimer stellen.
• Der Strahl geht schräg — Wind oder schiefe Flasche. Lösung: Stell dich mit dem Rücken zum Wind in eine geschützte Ecke und prüfe, ob die Flasche senkrecht steht.
• Alles ist klebrig — Normale Limonade mit Zucker. Lösung: Nimm Cola light oder zero, oder mach es auf dem Rasen und gieß danach.

Sicherheit

• Immer draußen, mit einem 3-m-Sicherheitskreis ohne Menschen, Autos oder Fenster.
• Nie den Deckel wieder aufschrauben, wenn Bonbons drin sind: Der Druck kann die Flasche platzen lassen oder den Deckel wegschießen.
• Wer die Bonbons fallen lässt, trägt eine Brille und hält das Gesicht nicht über die Flasche.
• Die restliche Limonade nicht trinken und Bonbons und Limonade nicht gleichzeitig in großen Mengen essen: Es ist nicht gefährlich, aber man fühlt sich schlecht, und es gehört nicht zum Experiment.
• Der Boden wird rutschig: mit Wasser abspülen und Bescheid sagen, bevor jemand über die nasse Stelle rennt.
• Die Bonbons sind klein: Bewahre den Rest außer Reichweite von Kindern unter 3 Jahren auf.

Die Wissenschaft dahinter

Für die Kinder

In der Limonade steckt jede Menge verstecktes Gas, als würde es zusammengepresst schlafen. Um herauszukommen und Bläschen zu machen, braucht das Gas eine Stelle zum Festhalten, so wie du eine Leiter brauchst, um hochzuklettern. Die Haut der Mentos ist voller winziger Löcher, und jedes Löchlein ist eine Leiter. Fallen alle auf einmal hinein, wacht das Gas an Millionen Stellen gleichzeitig auf, wird zu Bläschen und passt nicht mehr in die Flasche: Es schießt wie eine Fontäne durch den Hals nach oben.

Für Erwachsene

Eine Limonadenflasche wird mit CO₂ bei ≈ 3–4 bar gefüllt; nach dem Öffnen ist die Flüssigkeit übersättigt (sie enthält etwa 3–4-mal mehr Gas, als sie im Gleichgewicht bei 1 atm aufnehmen würde), aber eine neue Blase zu bilden kostet wegen der Oberflächenspannung Energie, deshalb entweicht das Gas langsam. Mentos haben eine mikroskopisch raue Oberfläche (Zuckerüberzug mit Mikroporen), die Millionen Stellen für heterogene Keimbildung bietet; außerdem senken ihr Gummi arabicum und die Gelatine zusammen mit dem Aspartam und dem Kaliumbenzoat der Light-Limonade die Oberflächenspannung und erleichtern das Wachsen der Blasen. Da die Bonbons dicht sind und auf den Boden sinken, findet die Keimbildung in der ganzen Flüssigkeitssäule gleichzeitig statt: Das sich ausdehnende Gas drückt die Flüssigkeit durch den Hals mit ≈ 21,5 mm, der als Düse wirkt und sie beschleunigt. Warme Limonade spritzt höher, weil die Löslichkeit von CO₂ mit der Temperatur sinkt (mehr Gas „will“ hinaus). Es ist keine chemische Reaktion: Das CO₂ war schon da; es ist ein physikalischer Entgasungsvorgang.

• gelöstes Gas: Gas, das in einer Flüssigkeit verteilt ist, ohne dass man Bläschen sieht.
• Keimbildung: die Entstehung einer Blase an einer Stelle, an der sich das Gas sammeln kann.
• übersättigt: Flüssigkeit, die mehr gelöstes Gas enthält, als sie ruhig halten kann.
• Oberflächenspannung: die „Haut“ der Flüssigkeit, die es schwer macht, neue Blasen zu bilden.
• Druck: die Kraft, mit der das Gas gegen seine Umgebung drückt.

Nach Alter

• 5–7 Jahre: Der Erwachsene lädt und lässt die Bonbons fallen; das Kind hilft beim Wickeln des Rohrs, malt den Kreis mit Kreide und schaut von außerhalb zu. Kernidee: „Die Limonade hat verstecktes Gas, und das Bonbon hilft ihm heraus.“
• 8–10 Jahre: Sie machen alles unter Aufsicht. Lass sie zwei Flaschen vergleichen, bei denen nur eine Sache anders ist, und die Höhe an der Wand messen.
• 11–12 Jahre: Sie planen einen Versuch mit 3 Variablen und Wiederholungen, messen per Video und erstellen ein Diagramm. Challenge: das verlorene CO₂ bestimmen, indem man die Flasche vorher und nachher wiegt (Massenunterschied).

In der Gruppe oder in der Klasse

Als Vorführung im Freien: 4–6 Flaschen für die ganze Klasse, jede von einem anderen Team gestartet, das eine Variable ändert (light/normal, kalt/warm, 3/7 Bonbons). Bereite Rohre und Karten vorher vor (eins pro Team) und markiere auf dem Hof eine Startzone mit 3-m-Kreis und eine Wand oder einen Pfosten mit Marken alle 50 cm. Einheit von 30–40 min: 10 min Erklärung und Vorhersagen, 20 min Starts, 10 min zum Vergleichen der Ergebnisse an der Tafel.

Challenges

• Entwirf eine Düse (einen Deckel mit 6–8 mm Loch, von einem Erwachsenen vorbereitet), die den Strahl höher macht, und vergleiche mit ohne Düse.
• Erreiche den höchsten Strahl mit einer 1,5-l-Flasche, indem du nur die Temperatur oder die Anzahl Bonbons änderst.
• Bestimme die Masse des entwichenen Gases, indem du die Flasche vorher und nachher wiegst.
• Such andere Dinge, die in Limonade schäumen (Salz, Zucker, Sand), und ordne sie von stärkster bis schwächster Wirkung.

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