Teebeutelrakete Experiment

Die Faszination Weltall mit einem Teebeutel erfahren? Ganz soweit wird die Teebeutelrakete zwar nicht fliegen, dennoch kann sie schon mit kleinen Kindern gestartet werden. Da sie keinen zusätzlichen Antrieb benötigt, entsteht durch das Experiment kaum Schmutz und dennoch viel Faszination. So können Geburtstagswünsche und andere guten Gedanken in den "Himmel" getragen werden. Der Raketenstart macht nicht nur Kindern deutlich, dass heiße Luft nach oben steigt. Das ideale Tee-Experiment zum Staunen und zum Erklären von physikalischen Grundprinzipien.

Benötigtes Material

Wer eine Teebeutelrakete (manchmal auch Teebeutel-Heißlufballon genannt) starten möchte, benötigt nur wenige Utensilien. Die meisten von ihnen werden in jedem Haushalt vorhanden sein.

Durchführung

Zunächst muss der Teebeutel vorbereitet werden (im besten Fall hat man dafür einen abgelaufenen Teebeutel). Der Faden des rechteckigen Beutels wird vorsichtig abgetrennt. Eventuell muss dazu eine Heftklammer gelöst werden. Nun wird der Inhalt vollständig entfernt. Der Tee kann auf einem der Teller aufgesammelt werden. Ist die Hülle des Beutels zerfranst, werden die Enden gerade geschnitten. Nun wird der Teebeutel mit den Fingern vorsichtig ausgeformt. Es entsteht eine Form, die an einen kurzen Schlauch erinnert. Dieser wird mit einem Ende auf den zweiten Teller gestellt. Jetzt kommt das Feuer zum Einsatz. Das Streichholz oder das Feuerzeug wird entzündet. Der obere Rand des Schlauches wird angezündet. Die Flamme breitet sich nun langsam zum unteren Ende hin aus. Irgendwann ist ausreichend Kraft entstanden und die Rakete hebt brennend ab. Nach wenigen Sekunden ist die Teebeutelrakete vollständig zu Asche verbrannt. Der verkohlte Beutel sinkt nun wieder zum Boden herab.

Die Gießkanne wird nur benötigt, falls der Raketenstart aus Sicherheitsgründen abgebrochen werden muss. Achtung: Immer wenn offenes Feuer im Spiel ist, sollte man besonders vorsichtig sein. Da die Rakete nach oben fliegt, sollte man sicherstellen, dass sie dafür genügend Platz hat und mit keine leicht-entflammbaren Gegenstände in Kontakt kommen kann.

Erklärung

Heiße Luft ist leichter als kalte, daher steigt sie auf. Durch die Form des leeren Teebeutels sammelt sich heiße Luft in seinem Inneren. Der Zellstoff hindert ihn daran, direkt zu entweichen. In dem Moment, wo der Auftrieb stärker ist als das Gewicht des Beutels, hebt die Rakete ab. Da die Hülle vollständig verbrennt, sinkt die Asche schnell zu Boden.

Heißluftballons arbeiten nach einem ähnlichen Prinzip. Hier wird die Luft im Inneren erhitzt. Der Stoff hindert die warme Luft daran zu entweichen. Daher hebt sich der ganze Ballon an. Soll eine größere Höhe erreicht werden, wird ein zusätzlicher Hitzestoß ausgelöst.

Gründe, warum die Teebeutelrakete nicht funktionieren könnte

Damit die Teebeutelrakete abhebt, muss sie an einem ruhigen Ort stehen. Wind oder ein Ventilator sorgen für Verwirbelungen der Luft. Diese können bewirken, dass das Volumen im Teebeutel zu gering ist. Die Menge an warmer Luft ist dann nicht ausreichend.

Ein anderer Grund für ein misslungenes Experiment kann die Luftfeuchtigkeit sein. Die Flamme breitet sich an einer feuchten Stelle nicht gleichmäßig aus. Die Rakete fällt dann in sich zusammen.

Verunreinigungen am Teebeutel können das Experiment ebenfalls scheitern lassen. Die Anhaftungen bewirken, dass diese Stelle nicht gleichmäßig abbrennt. Da eine Rakete sich leicht neu starten lässt, kann das Experiment in dem Fall wiederholt werden.

Geschichte hinter der Teebeutelrakete

Die Verdrängung von Masse wurde von Archimedes erkannt (Archimedisches Prinzip). Er lebte vor mehr als 2000 Jahren in Syrakus, dem heutigen Sizilien. Es wird erzählt, dass er gerne ein Bad in einer großen Wanne nahm. Ihm fiel auf, dass von ihm immer dieselbe Menge Wasser verdrängt wurde. War vor dem Bad die Wanne randvoll, blieb anschließend eine geringere Menge übrig. Der Rest war über den Rand gelaufen. Nahm ein kleinerer Mensch in dem Bad Platz, war die Menge an verdrängtem Wasser geringer. Auf diese Weise erkannte er, dass jeder Körper seine spezifische Masse hat. Da der Mensch in dem Wasser schwimmen kann, muss die Masse einer Person geringer sein als die von dem Wasser.

Übertragen auf das Experiment mit der Rakete bedeutet das Folgendes: Kann die Teebeutelrakete fliegen, ist ihre Masse nach dem anzünden geringer als im kalten Zustand. Die warme Luft reicht aus, um den Flug zu starten.

Die Teebeutelrakete wird auch russische Rakete genannt. Dies soll auf den vergleichsweisen einfachen Aufbau der damaligen russischen Raketen zurückgehen, bzw. das sie mit den einfachsten Mittel ihre Raketen in den Weltraum brachten. So braucht die Teebeutelrakete weder Zündschnur oder auch keinen zusätzlichen Treibstoff. Ganz so sparsam waren die früheren Raketen aus Russland zwar nicht, dennoch kommt daher der Name.

Der Name „Teebeutelrakete“ oder auch „fliegender Teebeutel“ soll angeblich auf den französische Innenminister Léon Gambetta zurückgehen. Er entfloh das belagerte Paris am 7. Oktober 1870 sehr spektakulär in einem Ballon. In Anlehnung an diese Flucht wurde ab 1871 unter der ironischen Bezeichnung der „Gambetta-Ballon“ als Scherzartikel beworben und verkauft. Die heutige Selfmade-Version ist die Teebeutelrakete bzw. der fliegende Teebeutel.

Gambetta-Ballon Anzeige im Augsburger Anzeigeblatt 1871
Gambetta-Ballon Anzeige im Augsburger Anzeigeblatt 1871

Statt Teebeutel wurden bei den Gambetta-Ballons Zigarren-Papier verwendet, die Funktionsweise war allerdings identisch. Im Polytechnisches Journal, Band 200, erklärte man allerdings, dass die Ursache für das Aufsteigen der Gambetta-Ballons auf die Einfärbung des Papiers zurückgehen würde. Und in der Tat wurde bei der kommerziellen Scherzartikel-Version das Papier vorher in verdünnter Oxalsäure-Lösung (Wirkung als Beizmittel mit leichter Brandverzögerung) mit dem eisenhaltigen Farbstoff Berliner Blau eingefärbt, um den gewünschten Effekt zu ermöglichen. So verblieben während der Verbrennung fein verteilte, zusammenhängende Eisenoxide zurück, die dem verbrannten Aschezylinder Stabilität verliehen.

Erklärung der Funktionsweise der Gambetta-Ballons im Polytechnisches Journal Band 200 (1871), S. 158
Erklärung der Funktionsweise der Gambetta-Ballons im Polytechnisches Journal Band 200 (1871), S. 158Augsburger Anzeigeblatt 1871


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