Bernstein-Thermometer

Bevor wir uns an das Bernstein-Thermometer ranwagen, braucht es einen kleinen Ausflug in die Physik. Lasst euch aber nicht erschrecken.

1 Kubikzentimeter (cm³) reines Wasser wiegt 1 Gramm (g), aber nur bei einer Temperatur von ca. 4°C.
Ist das Wasser wärmer, wiegt der Kubikzentimeter weniger, ebenso, wenn das Wasser/Eis kälter wird. Wasser ist also bei 4°C am schwersten.
Bei 20°C etwa wiegt der Wasserwürfel nur noch 0,998 Gramm, bei 90°C hat er 0,965 g. Wasser dehnt sich also aus, wenn es wärmer oder kälter wird als 4°C.

Salzwasser ist natürlich etwas schwerer (die Nordsee hat einen Salzgehalt von ca. 3,5%),
1 Kubikzentimeter Salzwasser wiegt 1,029 g, bei einer Temperatur von 10°C.
Beträgt der Salzgehalt 10%, wiegt der Würfel 1,074 g (wiederum bei 10°C).

1 Kubikzentimeter Bernstein wiegt, abhängig von der Beschaffenheit (Inklusen, Lufteinschlüsse etc.), zwischen 1,05 und 1,09 Gramm, … ist also schwerer als der Wasserwürfel oder Salzwasserwürfel.
Die Auftriebskraft eines Bernsteins in Meerwasser ist ebenso groß wie die Gewichtskraft des vom Bernstein verdrängten Wassers. Der Bernsteinwürfel verdrängt (bei 10°C) 1,029 g Salzwasser, ist also immer noch schwerer ... und sinkt deswegen.

Für die Bernsteinsuche z. B. im ablaufenden Wasser bedeutet das:
Bernstein schwimmt nie obenauf, sondern geht immer unter. Wegen der geringen Unterschiede (und des geringen „Abtriebs“) wird er aber nicht fest auf dem Sand aufliegen, sondern wird von der Strömung hin- und her bewegt.
Wir können ihn aber „künstlich“ zum Schweben oder Schwimmen in/auf Wasser bringen, indem wir den Salzgehalt auf z. B. 10% erhöhen. Dann werden einige Bernsteine schon aufschwimmen (jene mit weniger als 1,074 g/cm³).
Im Winter, wenn das Wasser kalt (und schwerer) ist, ist der Auftrieb des Bernsteins etwas besser.
Es spielt übrigens keine Rolle, wie groß und schwer das Bernsteinstück absolut ist. Es kommt nur auf die Dichte an; gleiche Dichte verhält sich gleich, egal, ob klitzklein, klein, groß oder riesig.


Diese Eigenschaften können wir nutzen, um ein Galilei-Thermometer herzustellen. Vielleicht habt ihr in Deko-Geschäften schon mal eines gesehen.

Dazu benötigt man:
Ein schlankes Glasgefäß, das man oben mit einem Stopfen verschließen kann. Dann noch Wasser, Salz, … und einen (schönen) Bernstein.
Ach ja: noch ein Thermometer, um die Wassertemperatur zu messen.

Wir beginnen mit warmem/heißem Leitungswasser (ca. 30 Grad), füllen das Gefäß damit, werfen den Bernstein hinein.
Er wird zu Boden sinken. Bei Bewegungen des Gefäßes taumelt er hin und her, steigt aber nicht auf.

Jetzt gibt man schrittweise Salz hinzu (10-prozentig plus muss es schon sein). Behutsam vorgehen, … irgendwann wird der Bernstein leicht vom Boden abheben, dann ist genug Salz im Wasser. Nicht übertreiben, denn das Salz muss gelöst bleiben, darf nicht wieder ausfällen.

Wir messen die Wassertemperatur und bringen am Glasbehälter eine entsprechende Beschriftung an. Der Salzgehalt darf jetzt nicht mehr verändert werden, also kein Wasser zufüllen.

Wir lassen das Gefäß allmählich abkühlen (Zimmertemperatur, in den kühlen Keller stellen, nach draußen stellen, …).
Der Bernstein wird immer mehr nach oben steigen, je kühler (und damit schwerer) das Wasser wird. Immer wenn das Wasser eine Temperaturmarke erreicht hat (z. B. in Zehn-Grad-Schritten), eine entsprechende Markierung zur Position des Bernsteins am Glasgefäß anbringen.
Es empfieht sich, einige Probeläufe zu machen.

Das Einzige, was zugekauft werden muss, ist der Glasbehälter. Je enger er ist, desto schneller nimmt das Wasser die Außentemperatur an. Alles andere könnte mit Fundstücken vom Meeresstrand gestaltet werden.

Anmerkung:
Welcher Temperaturbereich da erfasst werden kann, muss ich selbst noch herausfinden durch Experimentieren. Ich nehme an, die Spanne ist eher gering.
Im Netz fand ich noch eine gute Idee: Der Bernstein schwimmt oben und beginnt zu sinken, wenn eine angenehme Raumtemperatur erreicht ist.
Natürlich ist im Unterschied zum normalen Thermometer kalt = oben und warm = unten.

Wer baut das schönste Bernstein-Thermometer? 

Ein Bernstein-Fan auf Rügen hat schon ein solches Thermometer gebaut. Schaut in den Blog, von dem dieses Foto stammt.

Ansonsten ist mir noch keines begegnet.

Nachtrag:
Ich habe doch noch eine Quelle gefunden. Dort kann man Bernstein-Thermometer käuflich erwerben.
Ich bin aber sicher, dass die Bernstein-Community schönere Exemplare bauen wird.