Der Webersche drei-Schalen-Versuch

Die Haut ist das größte Organ des Menschen und beherbergt unter anderem den Temperatursinn. Dieser dient der Thermoregulation innerhalb des Körpers und zum Schutz vor extremen Umgebungseinflüssen (Verbrennung, Erfrierung), aber leider können wir mit diesem Sinnesorgan keine exakten Temperaturen messen, sondern nur Veränderungen wahrnehmen.

Zeit

ca. 5 Minuten (ohne Vorbereitung)

Material & Geräte

3 große Schalen, Wasser, Wasserkocher

Durchführung

  • Die drei Schalen werden mit unterschiedlich warmem Wasser gefüllt. Eine Schale enthält „heißes“ Wasser, eine Schale kaltes Wasser und in der Dritten befindet sich Wasser, das ungefähr den Mittelwert bildet.
  • Die Versuchspersonen legen für 30-60 Sekunden jeweils eine Hand in das warme und eine in das kalte Wasser. Danach werden beide Hände in das „mittlere“ Wasser gehalten, ohne sich dabei zu berühren.
  • Bei Temperaturen von 10° (kalt), 20° (mittel) und 40° (warm) reicht es, wenn die Hände ca. 1 Minuten in das kalte bzw. warme Wasser gelegt werden.
Versuchsaufbau vom Weberscher 3-Schalen-Versuch
Weberscher 3-Schalen-Versuch Versuchsaufbau

Beobachtung

Die Hand aus dem kalten Wasser meldet warmes Wasser, die Hand aus dem warmen Wasser meldet kaltes Wasser, obwohl beide Hände im selben Wasser sind. (Anm. d. Red.: eine recht interessante Erfahrung, wenn die Sinne so wiedersprüchliche Empfindungen melden) Und die Rezeptoren passen sich unterschiedlich schnell an. Die Rezeptoren der Hand im warmen Wasser melden länger die Temperaturänderung als die der kalten Hand.

Auswertung

In der Haut und in den Organen sitzen Thermorezeptoren für die Wahrnehmung von Wärme und Kälte. Diese messen aber nicht wie ein Thermometer eine absolute Temperatur, d.h. wir können also nicht den Finger ins Wasser halten und feststellen, welche Temperatur das Wasser hat, sondern nur Temperaturdifferenzen wahrnehmen. Die Kälterezeptoren geben dabei mit zunehmender Kälte immer mehr Aktionspotentiale pro Zeit ab. Die Wärmerezeptoren verhalten sich dementsprechend umgekehrt (je wärmer desto mehr). Aber dieses Empfinden der Temperatur schwindet mit der Zeit, die Wahrnehmung adaptiert, passt sich an die neue Umgebung an. Die Erregunsfrequenz der Aktionspotentiale haben eine gleich bleibende Frequenz angenommen. Erst wenn sich diese gewohnte Umgebung in der dritten Schale, mit dem Wasser der mittleren Temperatur, wieder ändert, wird wieder eine Veränderung der Umgebung wahrgenommen. Es werden aufgrund der Temperaturänderung wieder mehr Aktionspotentiale abgegeben und die Rezeptoren der „kalten Hand“ melden warmes Wasser und die der „warmen Hand“ kaltes Wasser.

Wir haben etwa 10-Mal mehr Kälterezeptoren als Wärmerezeptoren. Dazu kommt, dass die Kälterezeptoren schneller adaptieren, da die Kälte für den menschlichen Körper gefährlicher ist, als Wärme und daher schneller neue Informationen verarbeitet werden müssen.

Tipp

Je größer die Temperaturdifferenz zwischen dem warmen und dem kalten Wasser ist, desto schöner ist das Ergebnis. Da die Wahrnehmung des Effekts von der Änderungsgeschwindigkeit dT/dt und von der Größe des Hautareals abhängt, sollte der Wechsel zwischen den Schalen sehr zügig erfolgen und nach Möglichkeit die gesamte Hand in eine Schale bzw. beide Hände bequem in die mittlere Schale hineinpassen. (User-Tipp: Die Hände sollten sich im „Mischwasser“ nicht berühren, da das Gehirn sonst sofort die unterschiedlichen Sinneseindrücke mit einem einheitlichen Eindruck überschreibt.)

Die Hand aus dem kalten Wasser meldet warmes Wasser, die Hand aus dem warmen Wasser meldet kaltes Wasser, obwohl beide Hände im selben Wasser sind.

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15 Anmerkungen zu “Der Webersche drei-Schalen-Versuch

  • 22. Mai 2016 um 22:54
    Permalink

    Wenn auch für Heidi zu spät, vielleicht für andere noch nützlich:
    „There is a very old and simple experiment described by English philosopher John Locke
    in his 1690 Essay Concerning Human Understanding. A person places one hand in a basin of warm water and the other in a basin of cool water. After a short time, both hands are placed together in a third basin of water, which is at an intermediate temperature. The hand previously in warm water feels cool and the hand previously in cool water feels warm even though they are actually at the same temperature“ [1]

    [1] Zhang, Hui (2003). „Human thermal sensation and comfort in transient and non-uniform
    thermal environments“. Diss.

    Antworten
  • 9. März 2016 um 14:52
    Permalink

    Hallo, kann man dieses Experiment irgendwie abwandeln? Ich möchte für eine Grundschulklasse das Thema Temperaturen mit der subjektiven Temperaturwahrnehmung einführen, aber mit 27 Kindern ist das Experimentieren immer so eine Sache – und dann noch mit Wasser. Könnte man den gleichen Effekt auch durch das an- bzw. ausziehen von Kleidung erreichen?
    Liebe Grüße
    Yvonne W.

    Antworten
    • 9. März 2016 um 22:35
      Permalink

      Moin moin Yvonne,

      durch an- oder ausziehen von Kleidung funktioniert das wohl leider nicht. Der Effekt beruht ja auf dem Temperatursinn und dessen Adaptation, da reicht die Kleidung nicht aus.

      Man könnte aber vielleicht in die eine Hand Tüte mit Eiswürfel nehmen und in die zweite einen Handwärmer (Taschenofen) und dann hinterher einen Gegenstand mit Mischtemperatur anfassen. Aber ob das wirklich klappt? :-( Kann gut sein, muss aber nicht, da sich ja aufgrund der verschiedenen Gegenstände noch mehr Sinneseindrücke ändern.

      Ich fürchte also, Wasser ist die beste Möglichkeit. D.h. mutig sein, mit kleineren Experimenten in Gruppen die Kinder ans experimentieren gewöhnen und dann in Gruppen auch dieses Experiment durchführen. Ggf. hilft es draußen zu arbeiten ;-) Ansonsten die Aufgaben möglichst breit in den Gruppen streuen, so dass alle beschäftigt sind. Klassenclowns als „Wasserwarte“ für heiß und Kaltwasser und das sorgfältige Erstellen des Mischwassers in die Pflicht nehmen, hat bei mir immer gut funktioniert.

      Beste Grüße
      Dirk

      PS. Schauversuch geht immer, ist aber doof

      Antworten
  • 21. Februar 2016 um 09:31
    Permalink

    So ganz allgemein und spontan aus der Hüfte geschossen:

    „Wie funktioniert unserer Temperatursinn? Und wie könnte man das herausfinden?“

    „Das Gehirn sagt uns nicht immer die Wahrheit, schwindelt und verbiegt die Realität. Bekanntestes Beispiel sind optische Täuschungen. Aber gibt es derartiges auch für andere Sinne?

    Wie funktioniert die Temperaturadaptation?

    Antworten
  • 20. Februar 2016 um 15:26
    Permalink

    Habt ihr zu diesem Versuch auch eine Hypothese oder eine Frage ?

    Mit schönen und wissenschaftlichen Grüßen,
    Luise

    Antworten
  • 27. Januar 2016 um 10:39
    Permalink

    Danke für diese Hilfe.
    Wir werden diesen Versuch in unserer Doktorarbeit benutzen.

    Antworten
  • 18. Juni 2015 um 19:51
    Permalink

    Wichtig zu ergänzen ist, dass sich die Hände nach dem Wechsel in die mittlere Schale nicht berühren dürfen, da das Gehirn dann „bemerkt“, dass logischerwiese die Temperatur der Umgebung beider sich berührender Hände gleich sein „muss“ und es dieses Paradoxon dann gleich auflöst, indem es die Empfindung „jede Hand fühlt eine andere Temperatur trotz gleicher Schüssel“ durch „beide Hände fühlen das gleiche“ ersetzt. Es macht einen Unterschied aus!

    Antworten
    • 21. Mai 2015 um 07:37
      Permalink

      Ein Video zum Weberschen-Dreischalen-Versuch? Mmh, wir haben nie eines gemacht, weil das Filmen und Veröffentlichen von Schülern immer einer heikle Sache ist.

      Eine kurze Suche bei bekannten Videoportalen ergab, dass es wohl tatsächlich kein deutschsprachiges Video gibt, dass diesen Versuch zeigt. Also wenn das nicht eine Aufforderung ist, mal ein eigenes zu drehen ;-)

      Sorry, dass wir da nicht direkt weiterhelfen konnten, aber der Versuch ist wirklich einfach und problemlos nachzumachen.

      Antworten
  • 27. November 2013 um 12:02
    Permalink

    Hallo, ich möchte genau diesen Versuch in meinem nächsten Unterrichtsbesuch machen und muss für den schriftlichen Unterrichtsentwurf den theoretischen Hintergrund schreiben. In diesem Beitrag ist der ja schon sehr schön geschrieben, aber ich müsste Bücher als Quellen hinzuziehen. Welche Quellen habt ihr benutzt?

    mit biologischen Grüßen
    Heidi

    Antworten
  • 19. September 2013 um 12:25
    Permalink

    Moin Leute,

    wir haben hier gerade 12 Kommentare gelöscht. Wir machen derartiges extrem ungern, schließlich ist die Kommentarfunktion ja dafür da, dass man Anregungen und/oder Kritik abgibt, oder sich auch nur über das Thema der Seite austauscht. Aber das was hier innerhalb von 20 Minuten an Müll reinflatterte, ist zu krass und hat auch mit freier Meinungsäußerung nichts mehr zu tun und wurde daher gelöscht. „LOL“ und „sch***e“ waren die mit Abstand harmlosesten Begrifflichkeiten. Und Beleidigungen und Mobbing von Klassenkammeraden werden an dieser Stelle erst recht nicht geduldet.

    Der Admin

    Antworten

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