Im Wahlpflichtfach Naturwissenschaften bauten letzthin Schülerinnen und Schüler des 7. Jahrgangs begeistert Cartesische Taucher, die auch Flaschenteufel genannt werden. Ein tolles Experiment auch für Zuhause!
Ein Cartesischer Taucher oder Flaschenteufel besteht aus einem kleinen, nach unten offenen Hohlkörper, der häufig die Form eines Teufelchens hat.
Steckt man einen solchen Hohlkörper, zum Beispiel eine mit Büroklammern beschwerte Kugelschreiberkappe, in eine mit Wasser gefüllte Kunststoffflasche, übt ein wenig Druck auf die Flasche aus und lässt dann wieder nach, so schwebt der Körper wie ein U-Boot auf und ab ( Video zum Flaschenteufel )
Die Erklärung für das Verhalten des Körpers ist dabei einfach: Gase verändern ihre Ausdehnung, wenn man von allen Seiten Druck ausübt. Flüssigkeiten tun dies jedoch so gut wie gar nicht. Sie widersetzen sich der Volumenänderung. Das bedeutet: Drückt man die Flasche mit dem Taucher zusammen, so hat dies keine Auswirkung auf das Wasser, wohl aber auf die Luft im Hohlkörper. Die Luftblase im Innern des Tauchers wird kleiner, Wasser strömt nach, die Dichte des Tauchers nimmt zu, er wird „schwerer“ und taucht ab.
U‐Boote funktionieren nach dem selben Prinzip. Die Ballasttanks an der Seite des Bootes werden geflutet, wenn das Schiff sinken soll. Um wieder aufzutauchen, wird das Wasser in den Tanks mit Pressluft wieder ausgestossen. Die Dichte wird geringer und das Boot taucht auf.
Wahrscheinlich wurde der Cartesische Taucher von Rafaello Magiotti aus Montevarchi 1648 in Rom entwickelt. Dieser beschreibt zumindest das Prinzip des Flaschentauchers als seine eigene Erfindung.
Woher der Name „Cartesischer Taucher“ stammt, ist unklar. Möglicherweise hat dies damit zu tun, dass die Erfindung des Cartesischen Tauchers irrtümlich dem Philosophen und Naturwissenschaftler René Descartes, der auch im 17. Jahrhundert lebte, zugeschrieben wurde.
Alle Schülerinnen und Schüler waren jedenfalls von dem „Flaschenteufel“ fasziniert und haben viel über sein physikalisches Prinzip und die Funktionsweise von U-Booten gelernt.
Dieses physikalische Experiment lässt sich recht einfach zuhause in der Coronazeit nachmachen!