Vielleicht hat jemand von euch in den letzten Tagen ein Osterfeuer gesehen. Und vielleicht kam einem von euch dabei der Gedanke: “Was ist eigentlich eine Flamme?”. Das dachte sich auch der 11-jährige Alan Alda. Die Antwort seiner Lehrerin lautete “Oxidation!”. Das fand Alan nicht wirklich befriedigeng. Später wurde Alan Alda ein Schauspieler – und Vorstandsmitglied des Center for Communicating Science. Alda ist mittlerweile 76 Jahre alt, aber immer noch sehr daran interessiert, Kindern etwas Wissenschaft beizubringen. Deswegen hat er die Flame Challenge ins Leben gerufen.

“As serious as this question is, I’d like to try a playful experiment. Would you be willing to have a go at writing your own explanation of what a fl ame is–one that an 11-year-old would find intelligible, maybe even fun? The Center for Communicating Science is looking for new ways to light up people’s minds with science, and you might point the way. We’ll try out the entries on real 11-year-olds and see which work best.

So here I am–I’m 11 years old and looking up at you with the wide eyes of curiosity. What is a fl ame? What’s going on in there? What will you tell me?”

Ja, eine gute Frage. Wie erklärt man 11-jährigen am besten, was eine Flamme ist? Aldas Aufruf war höchst erfolgreich. 822 Einträge aus 30 Ländern (die meisten davon aus den USA) erreichten das Center for Communicating Science. Jetzt werden sie zuerst auf wissenschaftliche Plausibilität geprüft. Und danach an echten 11-jährigen getestet. 130 Schulen werden die Beiträge beurteilen und schließlich die beste Erklärung küren. Noch kann man die Erklärungen nicht einsehen – ich hätte zumindest nichts gefunden.

Ein Video von The Fabulab fand ich dann aber doch (via It’s Okay To Be Smart):

The Fabulab’s Flame Challenge from The Fabulab on Vimeo.

Schön gemacht! Auf jeden Fall besser als zum Beispiel die Erklärung bei Wikipedia:

“Als Flamme wird der Bereich brennender oder anderweitig exotherm reagierender Gase und Dämpfe bezeichnet, in dem Strahlung im sichtbaren Spektralbereich emittiert wird.”

Ich bin schon sehr gespannt auf den Rest der Erklärungsversuche. Die Deadline für die Teilnahme ist leider schon vorbei. Aber vielleicht gibt es ja noch andere Challenges. Das Konzept wäre es wert, regelmäßig durchgeführt zu werden!

Kommentare

  1. #1 Ex-Esoteriker
    9. April 2012

    Hallo Florian,

    dass erinnert mich an deinem Tipp, was das Thema Astronomie betrifft, was du vor sehr langer Zeit aml hier im SB gebloggt hast: Auch mal in die Kinderbuchabteilung gehen und sich mal Astronomiebücher (und andere Themen der Wissenschaften) für Kinder anschauen, auch da werden Themen sehr leicht und verständlich erklärt.

    Denke mal, Wissenschaft UND Kommunikation generell ist sehr wichtig, damit die Leute wieder begeistert sind für die Wissenschaften.

    Damit Leute von mir aus wieder in die Natur “genauer” schauen und sich wieder Fragen stellen usw.

  2. #2 Florian Freistetter
    9. April 2012

    Wie wichtig solche Erklärungen sind, merke ich gerade bei einer Twitter-Diskussion. Im Feuer wird Energie laut E=mc² direkt durch die Umwandlung von Materie erzeugt, wird da behauptet…

  3. #3 ZetaOri
    9. April 2012

    [...] Alda ist mittlerweile 76 Jahre alt, aber immer noch sehr daran interessiert, Kindern etwas Wissenschaft beizubringen. Deswegen hat er die Flame Challenge ins Leben gerufen.

    Da keiner den Gag bringen will:

    Ey Alda, voll krass korrekt Alda!

    ;o)

  4. #4 Rexbanner
    9. April 2012

    Ich will ja nicht kleinlich sein, aber wurde das bohrsche Atommodell, welches hier dargestellt wird nicht schon gänzlich durch das Orbitalmodell abgelöst?

  5. #5 Florian Freistetter
    9. April 2012

    @Rexbanner: “aber wurde das bohrsche Atommodell, welches hier dargestellt wird nicht schon gänzlich durch das Orbitalmodell abgelöst? “

    Steht ja im Video extra dabei, dass es nur ein vereinfachtes Modell ist. Und um das zu erklären, was es erklären soll, funktioniert es immer noch recht gut.

  6. #6 Lux
    9. April 2012

    ” Im Feuer wird Energie laut E=mc² direkt durch die Umwandlung von Materie erzeugt, wird da behauptet…”
    Was will uns der Autor – kryptisch und bedeutungsschwanger – damit wohl sagen?

  7. #7 Florian Freistetter
    9. April 2012

    @Lux: “Was will uns der Autor – kryptisch und bedeutungsschwanger – damit wohl sagen? “

    Falls ich gemeint sein sollte: Ich meinte, dass ich ein Gespräch mit einem Menschen via Twitter geführt habe. Dieser Mensch war der Meinung, ein Feuer entstehe deswegen, weil darin Materie in Energie umgewandelt wird; beschrieben durch die Formel E=mc²,

  8. #8 Unwissend
    9. April 2012

    “Dieser Mensch war der Meinung, ein Feuer entstehe deswegen, weil darin Materie in Energie umgewandelt wird; beschrieben durch die Formel E=mc², ”

    Ahhh ich mache nie wieder den Kamin an !!!!!!!!

  9. #9 Lux
    9. April 2012

    Wer soll bei einem wörtlichen Zitat mit dem Wort Autor wohl sonst gemeint sein? Ich vermute mal du meinst die Aussage “dieses Menschen” sei falsch.
    Falsifiziere doch einfach mal.
    Oder gehts um Wortklauberei (Materie-Masse)?

  10. #10 Florian Freistetter
    9. April 2012

    @Lux: “Falsifiziere doch einfach mal”

    Ernsthaft jetzt? Dann würde ich zuerst mal empfehlen, dir das Video oben anzusehen. Da wird genau gezeigt, wie Feuer entsteht. Durch angeregte Elektronen, die beim Rückfall auf ihre unangeregten Bahnen elektromagnetische Strahlung abgeben.

    Ansonsten sind Asche und die Gase die bei der Verbrennung entstehen exakt gleich schwer wie das ursprüngliche Brennmaterial. Das hat schon Lavoisier vor ein paar hundert Jahren herausgefunden. Es ist also nachher genauso viel Materie da wie vorher.

    Und dann kannst du ja auch gerne mal ausrechnen, wie heiß ein Feuer sein müsste, wenn die Energie dort tatsächlich aus der direkten Umwandlung von Materie in Energie entsteht. Nehmen wir mal m=1 kg Holz. Der Wert für c dürfte ja bekannt sein. Was kommt dann für die Energie raus? Und wie heiß ist ein Feuer wirklich?

  11. #11 Unwissend
    9. April 2012

    ” Was kommt dann für die Energie raus”

    Dürfte reichen um meinen Kamin samt Haus zum Mond zu schicken

  12. #12 Lux
    9. April 2012

    Das ist keine Falsifikation.
    “Ansonsten sind Asche und die Gase die bei der Verbrennung entstehen exakt gleich schwer wie das ursprüngliche Brennmaterial.”
    Mal von mir vereinfacht: C + O2 -> CO2
    Und genau diese Aussage ist falsch.
    Richtig wäre: C + O2 -> CO2 +E Den Rest kannst du dir wohl denken.
    In meiner Welt bedeutet (noch) unwägbar was anderes als nichts. Aber ich habe es vermutlich eh nicht verstanden.

  13. #13 Florian Freistetter
    9. April 2012

    @Lux: “Das ist keine Falsifikation. “

    Wenn ich falsifizieren soll, dass Materie in Energie umgewandelt wird und zeige, dass nach der Verbrennung genausoviel Materie da ist wie vorher, dann ist das eine Falsifikation.

    Um was gehts denn hier jetzt eigentlich? Bist du ernsthaft der Meinung, bei einem Feuer spielt E=mc² und die direkte Umwandlung von Materie in Energie eine Rolle? Wenn ja, dann werden wir das Gespräch wohl aufs Wochenende verschieben müssen. Dann muss man mit den physikalischen Erklärungen ganz am Anfang beginnen und da ich morgen verreise fehlt mir die Zeit dafür. Vielleicht springt ja wer anderer rein.

    Aber nur mal aus Interesse: Ist das Video im Artikel wirklich so unverständlich? Meiner Meinung nach wird da doch recht gut erklärt, wie Feuer entsteht.

  14. #14 Alderamin
    9. April 2012

    Eigentlich erklärt das Video nur, wie die Schwarzkörperstrahlung der leuchtenden Russteilchen in der Flamme entsteht (ohne dies explizit zu sagen). Von der Oxidationsreaktion, die überhaupt erst die Wärme entstehen lässt, ist gar nicht die Rede, ebensowenig, dass z.B. eine Erdgas- oder Wasserstoffflamme fast unsichtbar ist.

    Also, die Oxidationsreaktion erzeugt die Hitze als Differenz aus der Bindungsenergie der Ausgangsstoffe zu den Verbrennungsprodukten. Erhitzte, unverbrannte Rußpartikel erzeugen in einem Holzfeuer die gelb leuchtende Flamme.

    Die frei werdende Energie ist reine Bindungsenergie, da die Verbrennungsprodukte den Elektronen eine niedrigere Energiestufe als in den Ausgangsprodukte gestatten. Auf der anderen Seite: Wird bei einer Kernfusion nicht auch lediglich Bindungsenergie von Quarks in den Kernteilchen frei? Immerhin steckt ein beträchtlicher Teil der Nukleonenmasse in der Bindungsenergie der Quarks, aus denen sie bestehen.

    Und in beiden Fällen (Verbrennung bzw. Kernfusion) hat die Bindungsenergie vorher zur Masse der Ausgangsstoffe beigetragen, nur liegen da ein paar Zehnerpotenzen dazwischen, so dass der Massendefekt bei der Verbrennung vernachlässigbar ist. Ganz so abwegig finde ich den Punkt von Lux daher nicht.

  15. #15 Florian Freistetter
    9. April 2012

    @Alderamin: “Ganz so abwegig finde ich den Punkt von Lux daher nicht. “

    Naja, wenn bei einem Feuer keine Materie in Energie umgewandelt wird, sondern nur Bindungsenergie freigesetzt, dann ist die Behauptung, es würde Materie in Energie umgewandelt, abwegig. Feuer aus Holz und Antiholz sind eher selten…

  16. #16 Alderamin
    9. April 2012

    Es wird ja nicht nur bei einer Materie-Antimaterie-Zerstrahlung Masse in Energie verwandelt, sondern eben auch bei einer Kernfusion von leichten Kernen, oder der Spaltung eines schweren Atoms, in Fom des Massendefekts. Hab’ ich jedenfalls mal so gelernt. Bei der Hiroshima-Bombe soll der Massendefekt nur ein paar Gramm betragen haben (bin jetzt zu faul, das nachzurechnen, jedenfalls nur im einstelligen Prozentbereich der spaltbaren Masse in der Bombe, die im niedrigen zweistelligen Kilogramm-Bereich lag). Und bei Kernreaktionen ist es halt die Bindungsenergie innerhalb der Nukleonen, die den Massendefekt ausmacht, wenn ich das richtig verstanden habe. Also auch nur eine Bindungsenergie, nur eben zwischen Quarks statt Elektronen. Und deshalb eine ungleich größere.

    Oder ist das falsch dargestellt? Klar, bei Materie-Antimaterie-Zerstrahlung bleibt gar keine Materie mehr übrig, da wird mehr als nur Bindungsenergie frei.

  17. #17 Michi
    9. April 2012

    In dem Video fehlt aber noch ein entscheidender Punkt – wäre es nur so wie im video beschrieben, würde das Holz leuchten. Das erklärt noch nicht warum es eine Flame gibt, die mal größer und mal kleiner ist und sich bewegt wen man pustet. Der Fehlende Teil ist, dass es sich um ein Gas (oder ein Plasma? da bin ich mir immer unsicher) handelt, welches dadurch entsteht, dass von dem Holz durch die hohen Temperaturen Material sublimiert.

  18. #18 Michi
    9. April 2012

    Oh und das Zitat aus Wikipedia ist übrigens keine Erklärung sondern eine Definition und so soll es für die Einleitung eines Enzyklopädie-Artikels auch sein.
    (Sorry für’s Klugscheißen, aber das musste gesagt sein)

  19. #19 Max
    10. April 2012

    @Alderamin: “Und in beiden Fällen (Verbrennung bzw. Kernfusion) hat die Bindungsenergie vorher zur Masse der Ausgangsstoffe beigetragen, nur liegen da ein paar Zehnerpotenzen dazwischen, so dass der Massendefekt bei der Verbrennung vernachlässigbar ist. Ganz so abwegig finde ich den Punkt von Lux daher nicht.”

    Existiert da nicht tatsächlich ein qualitativer Unterschied? Betrachten wir vereinfacht die Verbrennung als Oxidation eines oxidierbaren (im Zweifelsfalle organischen) Materials, können wir die dabei umgesetzte Enthalpie als Reaktionsenthalpie ausdrücken, der wir in diesen Spezialfall dann den Namen Verbrennungsenthalpie geben. In dieser sind dann sämtliche auftretenden Enthalpiebeiträge summiert, wie zum Beispiel Ionisierungsenergien, Elektronenaffinitäten, Volumen- und/oder Druckarbeit etc. Davon sind einige Arbeiten gegen ein elektromagnetisches Feld (Ionisierungen), einige gegen ein Gravitationsfeld (Volumenarbeit). Die Austauschteilchen der elektromagnetischen Kraft ist das meines Wissens nach masselose Photon, dasjenige der Gravitationskraft das hypothetische, aber ebenfalls masselose Graviton. Es wird also keine Masse in Energie umgewandelt. Bei Vorgängen, in denen starke und schwache Kraft nicht auftreten, sollte E=mc^2 also streng genommen tatsächlich nicht zur Anwendung kommen.

    Anders stellt sich die Situation natürlich auf Kernebene da: Der Massendefekt lässt sich natürlich zwanglos mit der entsprechenden Formel quantifizieren, allerdings sind die beteiligten Energiebeiträge auch um Größenordnungen höher.

  20. #20 Max
    10. April 2012

    OK, Kommando zurück, Wikipedia äußert sich da tatsächlich recht eindeutig…:

    “The difference between the rest mass of a bound system and of the unbound parts is the binding energy of the system, if this energy has been removed after binding. For example, a water molecule weighs a little less than two free hydrogen atoms and an oxygen atom; the minuscule mass difference is the energy that is needed to split the molecule into three individual atoms (divided by c²), and which was given off as heat when the molecule formed (this heat had mass). Likewise, a stick of dynamite in theory weighs a little bit more than the fragments after the explosion, but this is true only so long as the fragments are cooled and the heat removed. In this case the mass difference is the energy/heat that is released when the dynamite explodes, and when this heat escapes, the mass associated with it escapes, only to be deposited in the surroundings which absorb the heat (so that total mass is conserved).”

  21. #21 CrazyNormal
    10. April 2012

    Die Erläuterung auf Basis von angeregten Elektronen, die beim Zurückfallen auf niedrigere Energieniveaus Photonen emittieren, beschreibt m.E. den Prozess des Glühens (wie z.B. von Eisen). Verbrennung scheint mir etwas anderes zu sein, schliesslich brennt z.B. Eisen ja nicht. Aus dem Holz entweichen bei Hitzezufuhr offensichtlich Gase, die mit dem Sauerstoff der Atmosphäre reagieren und Verbindungen eingehen. Dabei wird Energie freigesetzt. Die Gase enthalten C-Atome, die sich mit einem O- bzw. 2 O-Atomen zu kohlenmonoxid bzw. Kohlendioxid verbinden. Somit verliert das Brennmaterial Bindungsenergien durch Abspaltung von C-Atomen (die aufgrund der in Form von Hitze zugeführten Energie “befreit” wurden) sowie die C Atome selbst. Wahrscheinlich ergibt sich bei der Verbindung der C-Atome mit den O-Atomen eine Konfiguration der Elektronen auf niedrigeren Energieniveaus, so dass Photonen emittiert werden. Jedenfalls kann es nicht sein, dass die Elektronen durch Energie angeregt und anschliessend lediglich wieder zurückplumpsen, weil so nur die hineingesteckte Energie freigesetzt würde. Beim Feuer wird schliesslich mehr als die Zündenergie freigesetzt, entgegen einem reinen Aufglühen. Von daher halte ich die Video-Veranschaulichung nicht für verständlich.

  22. #22 MJ
    10. April 2012

    @ CrazyNormal

    Ich weiß nicht, ich kann nicht recht erschließen, worauf Sie anspielen. Die Frage war ja “Was ist eigentlich eine Flamme?”. Aus irgendwelchen Gründen scheinen sich die meisten Kommentatoren lieber der Frage zu widmen, was eine Verbrennung ist. Aber ich bin für das hier kein Spezialist (ich bin überhaupt für nichts Spezialist), also vielleicht irre ich mich – hier, was ich nicht verstehe:

    1.) Die Gase enthalten C-Atome? Sind Sie sich sicher? Ich meine, ich habe wirklich keine Ahnung von den Mechanismen, die bei der Verbrennung von Holz vor sich gehen – aber dass sich in einem Gas C-Atome richtiggehend abspalten, wie Sie schreiben, und dann mit O-Atomen (dissoziiert?) verbinden sollten, erschiene mir merkwürdig. Was wären dann die entweichenden brennbaren Gase? Kohlenstoff-Gas in einer Holzflamme irgendwo über 4000 °C? Und die Gase gehen Verbindungen ein? Und vorher waren sie keine Verbindungen? Abgesehen davon ist zu beachten, dass Holz ja nicht rückstandslos verbrennt (und auch nicht nur Kohlenstoff enthält bzw. nicht nur Kohlenstoff mit einer Flamme verbrennt), und Bestandteile der “Asche” durchaus die Verbrennung katalytisch unterhalten könnten – d.h. dass da wieder andere Mechanmismen dahinterstecken usw.
    2.) Eine Elektronenkonfiguration bezieht sich auf die Verteilung von Elektronen(spins) auf vorgegebene Orbitale – ein Elektron an sich “konfiguriert” sich nicht auf irgendeinem Orbital. Der springende Punkt bei einer Verbrennung (bzw. jeder chemischen Reaktion) ist ja, dass Sie ganz andere Orbitale erhalten (mit anderen Elementen und daher anderen zugrundeliegenden AOs oder wie auch immer sie das konstruieren). D.h. einfach nur Elektronenkonfigurationen zu betrachten, ohne die neu formierten MOs zu berücksichtigen (in die ja die verschiedenen Elemente über die Kernladungen eingehen), scheint mir zu wenig (unmöglich?), um eine Verbrennung zu erklären, außerdem ein wenig mit der Kirche ums Dorf und überhaupt für die Fragestellung etwas zu pingelig. Es genügt an sich darauf hinzuweisen, dass es sich um eine exotherme chemische Reaktion handelt.
    3.) Das alles geht, wie gesagt, an der Fragestellung vorbei. Ja, es verbrennt etwas, ja offenbar ist die Reaktion exotherm (und meine Güte, ja, der frei werdenden Wärme muss auch irgendeine Masse entsprechen; obwohl hier ein paar mal exotherm und exergonisch durcheinandergewürfelt wird, etwa wenn man hinschreibt C + O2 -> CO2 + E und dabei eine Energiebilanz andeuten will). Das alles wird vorausgesetzt – die Frage war, warum da jetzt eine Flamme ist. Und das ist, wie Sie ja eigentlich auch schreiben, auf das Erhitzen von Gasen in der Flamme bis hin zur Gluht zu erklären (im VIdeo heißt es auch:”: … that a flame is a hot, glowing [!] mixture of gases) – es glüht ja nicht das Holz, sondern die Gase, die die Flamme konstitutieren. Das diese Hitze irgendwo herkommen muss, ist schon klar, aber das war nicht die Frage.

    Die Erklärung im Video escheint mir völlig straight forward – es wird genau dasselbe Prinzip auseinandergesetzt, das jeder Chemie-Abiturient lernt, wenn es um “Flammenfärbung” geht – nur hier bezogen auf nicht näher spezifizierte Verbindungen statt auf bestimmte Elemente – d.h. die Konversion von Wärme zu Licht über einen Mechanismus, der qualitativ sehr anschaulich, wenn auch nur sehr begrenzt “wahr”, über das Bohrsche Atommodell dargestellt werden kann (es will ja wohl nicht wirklich jemand ernsthaft einem 10jährigen Orbitale auseinandersetzen wollen). Dass ein Element eine Flamme Färbt, heißt ja auch nicht, dass es “brennt” – ich verstehe ernsthaft nicht, woher die ganze Verwunderung über das Video hier rührt. Im Gegenteil schafft es das Video auch noch, sämtliche Begriffe unterzubringen, die ein undergraduate zu diesem Thema wissen muss – und ich behaupte einmal, dass so mancher Zehnjährige nach diesem Video mehr verstanden hat, als so mancher nach einer Einführungsvorlesung bei Professor “Ach-das-haben-Sie-noch-nicht-gelernt-woher-soll-ich-das-wissen-ich-sitze-ja-erst-seit-50-Jahren-in-der-Studienprogrammkommission?”.

  23. #23 MJ
    10. April 2012

    jeder Erstsemestrige, wollte ich schreiben, nicht *undergraduate….

  24. #24 Alderamin
    10. April 2012

    @Crazynormal

    Die Erläuterung auf Basis von angeregten Elektronen, die beim Zurückfallen auf niedrigere Energieniveaus Photonen emittieren, beschreibt m.E. den Prozess des Glühens (wie z.B. von Eisen).

    Hatte ich oben auch schon angemerkt.

    schliesslich brennt z.B. Eisen ja nicht

    Da irrst Du. Z.B. verbrennt Stahlwolle sehr gut. Das Eisen muss dem Luftsauerstoff nur genug Oberfläche zur Verfügung stellen. Feines Eisenpulver müsste mit Sauerstoff sogar explosiv verbrennen.

    Was auch gut knallt ist eine Mischung aus Kaliumpermanganat und Aluminiumpulver, obwohl ein Stück Aluminiumblech nicht mit dem Streichholz angezündet werden kann.

  25. #25 Alderamin
    10. April 2012

    @MJ

    Was in der Flamme leuchtet, sind aber eigentlich keine Gase, sondern unverbrannte Kohlenstoffpartikel (Ruß), die im Inneren der Flamme von der Sauerstoffzufuhr abgeschnitten sind und ein paar hundert bis über eintausend Grad Celsius heiß sind. Bei Erdgas und ausreichend Sauerstoffzufuhr leuchtet die Flamme nur schwach blau. Ich nehme an, das sind Emmissionslinien, also hier würde exakt der im Video gezeigte Prozess ablaufen, direkter Rückfall der Elektronen auf das niedrigste Energieniveau. Beim leuchtenden Ruß in der Holz- oder Kerzenflamme hopsen die Elektronen hingegen auf Umwegen wieder zum niedrigsten Zustand und erzeugen ein kontinuierliches Spektrum, eben Schwarzkörperstrahlung.

  26. #26 Alderamin
    10. April 2012

    @myself

    Zu den Emissionen der angeregten Elektronen kommen vor allem die Stoß-, Rotations- und Schwingungsmodi der Moleküle, die bei der Schwarzkörperstrahlung eine wesentliche Rolle spielen. Jede irgendwie beschleunigte Ladung erzeugt eben auch elektromagnetische Strahlung.

    http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_radiation

    Warum eine Flamme leuchtet, ist im von Florian oben angesprochenen Wikipedia-Artikel eigentlich ganz gut erklärt, nur eben weiter unten im Text.

    http://de.wikipedia.org/wiki/Flamme

    Der Film richtet sich natürlich an Kinder und Jugendliche, da kann man kaum auf alle Aspekte im Detail eingehen. Wenn ich einen solchen Film zu machen hätte, dann hätte ich mich darauf beschränkt, dass die Reaktion Wärme erzeugt und nichtverbrannter Ruß gelbglühend heiß ist und deswegen in der Flamme leuchtet. Die Elektronengeschichte hätte ich weggelassen und stattdessen eher ein glühendes Stück Eisen als Beispiel für einen leuchtenden Schwarzen Körper gewählt.

  27. #27 MJ
    10. April 2012

    @ Alderamin

    Ja, mein Gott, dann sind es halt Rußpartikel, die glühen – vielleicht hätten sie einfach “particles” sagen sollen. Das Video richtet sich an Kinder und bringt es fertig – zu meiner Überraschung – Elektronenübergänge für diese Zielgruppe zu erklären (obwohl, da müsste man diese fragen, ob das gelingt). Wenn ich nichts übersehen habe, wird über Relaxationsmechanismen nicht viel (nichts) gesagt. Darüber zu spekulieren (oder eben nicht), ob es sich nun um klar auszumachende Übergänge oder um Schwarzkörperstrahlung handelt ist eine völlig überzogene Forderung an so ein Video (oder eine eben solche Interpretation). Bedenken Sie etwa auch, das elektronische Übergänge in Molekülionen, wie Sie bei der Verbrennung von organischem Material vorkommen prinzipiell nicht mit dem Bohrschen Atommodell (BAO) beschrieben werden können. Selbst wenn man also das BAO als vereinfachte Vorstellung akzeptiert (und ich habe nicht das geringste Problem damit), ist seine Verwendung in Verbindung mit dem “campfire” demnach nicht zulässig. Aber auch das ist irrelevant: Das Video benutzt einfach nur einen einem jeden Kind bekannten Verbrennungsvorgang, um dann wirklich nichts anderes als die klassische Flammenfärbung durch Atom(ionen) zu beschreiben, weil das eben einfach geht. Das mag nicht dem (sichtbarsten) Vorgang einer rußenden Flamme entsprechen. Andererseits ist das Phänomen der Flammenfärbung in einer “idealen” Flamme (wo vollständige Verbrennung vorliegt) einfacher zur erklären, jedoch wiederum wesentlich weniger im Leben (eines Zehnjährigen) zu finden. Also geht man pragmatisch vor, nimmt als Beispiel das allseits bekannte “campfire” und erklärt das wesentlich einfacher verständliche Prinzip der Flammenfärbung: Elektronen die um den Atomkern kreisen ‘wie Planeten um die Sonne’ und die raufhüpfen, weil sie aufgeregt sind und wieder runter, weil sie faul sind, akzeptiert ein Kind wohl wesentlich schneller als einen Schwarzen Körper (noch dazu einen, der leuchtet…) – und “Ruß, der glüht” erklärt nichts. Wenn man wiederum von “vollständiger Verbrennung” sprechen oder ein echtes Flammenfärbungs-Experiment zur Illustration heranziehen würde (um den richtigen Kontext herzustellen), müsste man vorher schon so viel erklären, dass die Aufmerksamkeitsspanne eines Kindes schon lange überschritten ist, bevor man zum eigentlichen Thema kommt. Wer hier komplizierter als ein Kind denkt bzw. nicht willens ist sich in die Situation eine Pädagogen zu versetzen, hat das Video mE hoffnungslos überinterpretiert.

  28. #28 MJ
    10. April 2012

    … und sagen Sie ja nicht zu meinem kongenialen BAO…

  29. #29 Alderamin
    10. April 2012

    @MJ

    Ich hab’ doch gar nichts gegen das BAO… mehr hat mir in der Schule keiner beigebracht, das Orbitalmodell blieb den Chemie-Leistungskurslern vorbehalten, aber ich hatte nur Mathe/Physik.

    Bitte unterscheiden, es gibt zwei verschiedene Diskussionspunkte, das Video betreffend:

    1) Ist das Dargestellte die korrekte Erklärung für eine Flamme?
    2) Ist das Dargestellte kindgerecht?

    Bisher hatte ich vornehmlich Punkt 1) kommentiert, wir hatten uns weiter oben allgemein darüber unterhalten, was eigentlich genau beim Feuer passiert, wo die Energie herkommt etc., ganz unabhängig vom Film; es geht im Artikel ja auch um die Flame Challenge schlechthin.

    Mit Bezug auf den Film: Zunächst mal fehlt in dem Film die Quelle für die Wärme komplett. Und Linienemission ist nicht die korrekte Erklärung für das, was man beim Campfire sieht. Natürlich kann es die Intention des Pädagogen gewesen sein, Linienemission zu erklären und er hat als Beispiel das Feuer gewählt, was dann vielleicht nicht ideal gewählt war. Die hätte man auch daran erklären können, wie farbige Objekte Licht reflektieren. Jedenfalls spielt Linienemission so gut wie keine Rolle bei der Farbe einer Holzfeuer-Flamme.

    Zu 2) habe ich oben schon gesagt, dass ich anstelle des Pädagogen gar nichts von Elektronensprüngen erzählt hätte (jedenfalls zur Erklärung des Phänomens Flamme – wenn nicht gerade diese das Ziel der Übung sein sollten, s.o.; im Wikipedia-Artikel zur Flamme steht davon übrigens auch kein Wort). Man kann Kindern ja auch das Prinzip des Wienschen Verschiebungsgesetzes erklären und damit die Farbe der Flamme erklären. Ein Stück glühendes Eisen eignet sich hervorragend dazu. Wie dabei Licht entsteht, ist dann wieder ein eigenes Thema.

    Ich hab’ den letzten Absatz in meinem letzten Kommentar aber eigentlich nur nachgeschoben, um wieder den Bezug zum Video herzustellen, nachdem ich in Punkt 1 etwas abgedriftet war, um mir selber im Klaren darüber zu sein, was beim Feuer eigentlich genau passiert. Und dann habe ich ja auch gesagt, dass man in einem Video für Kinder nicht alle Details bringen kann. Es ist halt nur die Frage, welche man bringt und welche nicht. Und was man eigentlich erklären will, das Bohrsche Modell oder Entstehung und Aussehen einer Flamme.

    Anonsten ist das Filmchen ja ganz nett umgesetzt.

  30. #30 Bullet
    10. April 2012

    Interessante Diskussion hier. In der Tat kann ich mich noch daran erinnern, daß es bei uns im Chemie-Profilkurs nur betretenes Schweigen gab, als der Lehrer mal so nebenbei fragte, ob eigentlich einer wüßte – genau wüßte – , was eine Flamme sei. Ich war damals der Streber im Kurs und hatte eigentlich fast imer eine Idee zu allem, aber als ich so dasaß, alle anderen zu mir glotzten und der Lehrer feixend meinte “den Bulli braucht ihr nicht fragen – der hat auch keinen Plan, wetten?”, fand ich das ziemlich unangenehm, denn ich hatte natürlich auch keine Ahnung. Ich war so weit, daß ich mir vorstellen konnte, daß eine Flamme ähnlich wie ein Schatten zumindest kein Ding ist, sondern ein anderes, rein optisches Phänomen. Aber im Endeffekt hat dann am Ende der Stunde der Lehrer als Auflösung nur die oben in Florians Zitat des Wikipedia-Artikels enthaltene Aussage abgegeben: eine Zone, in der durch Energiefreisetzung aus reagierenden Gasen Licht emittiert wird. Garantiert keine Formulierung, die man Kindern geben kann. Und darum gings ja hier.

  31. #31 MJ
    10. April 2012

    hmmm… also die BAO-Warnung war auch eher daher, weil ich es nachträglich eher als schlechte Abkürzung für “Bohrsches Atommodell” betrachtet habe, außer man schreibt es mit einem “m” als Atomodel – ? Sie haben an Leistungskursen teilgenommen? Wann haben Sie dann Super Mario gespielt?

    Mit der Flamme: Ich wollte zuerst darauf hinaus, dass (sichtbare) Flammen bei reinen Verbrennungsvorgängen ja sehr wohl vorhanden sein können – und dass der einfachste Fall ohne zusätzliche Erklärungen die völlige Verbrennung ist (Knallgasflammen etwa, oder Acetylenflammen – für beide übrigens das Bohrsche Atommodel aufgrund seiner inhärenten Beschränkungen, nicht erst wegen seiner prinzipiellen Falschheit, nicht anwendbar; das “BOA” funktioniert von sich aus nur für die Anregung in Atomen bzw deren Ionen), aber eben nicht der im Alltag angetroffene Typ. Ja, meinetwegen, beim Lagerfeuer sieht man das nicht – aber die Frage ist “Was ist eine Flamme”, nicht “Was sehen wir, wenn Holz unvollständig verbrennt” – und die Flamme kann man ja einmal als “rein” (im oben genannten Sinne) annehmen. Das Lagerfeuer mag dafür unglücklich gewählt sein, ich halte es wirklich nur für einen “Aufhänger” ohne viel Implikation für das Phänomen, das in der Folge besprochen wird. Daran liegt es wahrscheinlich auch, dass ich an der Erklärung keinen Anstoß genommen habe: wenn man nicht gerade eine rußende Flamme bespricht, ist ja nichts dagegen einzuwenden. Und der Grund, warum man keine rußende Flamme bespricht, ist (mE) schlicht, dass das Bohrsche Atommodel eine extrem simple und anschauliche Erklärungsbasis für alles andere liefert (und nicht als Selbstzweck, weil man dieses Modell besprechen will).

    Und weiter, da das präsentierte Modell ja sowieso einfach falsch und nicht nur vereinfacht ist (d.h. es gibt ja keinen eingegrenzten Gültigkeitsbereich, innerhalb dessen das “BOA” eine theoretische Näherung darstellen würde, wie bei “falsifizierten” Theorien, sondern es ist und war immer nur eine Art ad-hoc-Rationalisierung für ein paar Phänomene, von Anfang an in Widerspruch mit etablierten Theorien), ist mir die Ausweitung auf Schwarze Strahler auch so egal. Falsch ist falsch: ob jetzt für Linienspektren oder Schwarze Strahler: pffff; ist eben nur für erstere etwas “klassischer”. Was ich persönlich gesehen habe ist: es wird einem ein intuitiv nützliches (wenn auch im falschen Modell, das als Mittel zum Zweck fungiert) Bild von Konzepten wie “Anregung” und “Emission” und “Energieumwandlung” vermittelt – weswegen es mir auch ziemlich schnurz ist, ob da jetzt lokalisierte Elektronen auf “Planetenbahnen” ein Linienspektrum oder einen Schwarzen Strahler repräsentieren – ist sowieso beides falsch, meinetwegen das eine falscher als das andere (Elektronenanregung im Bohrschen Atommodel als Konzeptualisierung für Schwarze Strahler, jawohl, so weit gehe ich, haha!); sei’s drum. Alles andere ist auf diesem Niveau Detailwissen.

    Vielleicht ist mir das auch einfach zu egal, aber auf die Idee, dass irgendjemand wirklich speziell an eine rußende Flamme denkt und auf einen expliziten Bezug zur Schwarzkörperstrahlung besteht, wäre ich nie im Leben gekommen (aber wie gesagt, selbst dann bin ich noch tolerant), Lagerfeuer hin oder her. Aber gut, nur weil meine Toleranzschwelle da sehr hoch angesiedelt ist, heißt ja (ganz offensichtlich) nicht, dass es allen so ergeht…

  32. #32 rolak
    11. April 2012

    Sprang mir soeben aus der Hintergrundmusik ins Ohr:

    -Where did you go to and what did you feel?
    -I felt a city burn away, but flames I did not see.

    Trader Horne, Morning Way, Growing Man, 1970

  33. #33 Lux
    14. April 2012

    @Freistetter
    “Bist du ernsthaft der Meinung, bei einem Feuer spielt E=mc² und die direkte Umwandlung von Materie in Energie eine Rolle? Wenn ja, dann werden wir das Gespräch wohl aufs Wochenende verschieben müssen. Dann muss man mit den physikalischen Erklärungen ganz am Anfang beginnen und da ich morgen verreise fehlt mir die Zeit dafür.”

    Ja, selbstverständlich bin ich als wissenschaftlich denkender Mensch dieser Meinung. Das gehört doch wohl zu den absoluten Grundlagen. Und auf die Erklärung von dir verzichte ich gerne.
    Dank an Alderamin und Max für die Bestätigung.

    @MJ “(und meine Güte, ja, der frei werdenden Wärme muss auch irgendeine Masse entsprechen; obwohl hier ein paar mal exotherm und exergonisch durcheinandergewürfelt wird, etwa wenn man hinschreibt C + O2 -> CO2 + E und dabei eine Energiebilanz andeuten will)”
    Muss ich das verstehen? Selbstverständlich ist die Gleichung korrekt, ausreichend und passend zu dem von Freistetter genannten Term. Klar hätte ich noch die Begriffen Enthalpie, Entropie, Gibbs-Energie reinsabbern können. Aber warum noch unnötig komplizieren?
    Mir ging es auch nicht um das Video – das brauche ich mir nicht anazusehen – sondern einzig und allein um diese Aussage:
    “Wie wichtig solche Erklärungen sind, merke ich gerade bei einer Twitter-Diskussion. Im Feuer wird Energie laut E=mc² direkt durch die Umwandlung von Materie erzeugt, wird da behauptet…”
    Und die hast du ja auch widerlegt.

  34. #34 Florian Freistetter
    14. April 2012

    @Lux: Sorry, – das mag an mir liegen – aber ich hab immer noch nicht die geringste Ahnung, was denn nun eigentlich dein Problem ist…

  35. #35 Raffaella
    25. Februar 2013

    Ist die Kernaussage nun, dass eine Flamme schlicht und ergreifend starke elektromagnetische Strahlung ist?

  36. #36 shoe heel lift
    http://www.deelsonheels.com
    1. April 2013

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