حقه های جالبی با آب
اهداف
دانش آموزان با نقش گرما در تغییر حجم و در نتیجه چگالی مواد آشنا می شوند.
دانش آموزان انتقال گرمایی همرفتی را درک می کنند.
وسایل لازم
- دو ظرف کوچک و دهانه باز کاملا مشابه
- آب گرم
- آب سرد
- رنگ غذا
- مقوای گلاسه
- قیچی
- ظرف بزرگی با سطح زیاد ( اگر این ظرف را ندارید آزمایش را روی سینک ظرفشویی انجام دهید چون ممکن است کمی کثافتکاری داشته باشد.)
طرح درس
نکته: پیشنهاد می شود در انجام گام ششم به دانش آموزان کمک کنید.
مراحل زیر را برای دانش آموزان شرح دهید:
1-یکی از ظرف ها را با آب خیلی گرم شیر دستشویی پر کرده و قطره ای رنگ قرمز غذا به آن بیفزایید. قطره چه می شود؟ یک دقیقه تماشا کنید سپس آب قرمز رنگ را در ظرف بزرگ بریزید.
2-ظرف دیگر را با آب سرد پر کنید. یک قطره رنگ آبی غذا به آن بیفزایید. قطره چه می شود؟
3-حدود 7 سانتی متر از طول یک کارت را ببرید. نهایتاً کارت شما باید مربعی به ابعاد 7 سانتی متر باشد و بتواند در ظرف را بپوشاند.
4-به آرامی آب آبی رنگ را به ظرف بیفزایید تا زمانی که سطح آب ظرف حالت تحدب پیدا کند.
5-کارت مربع شکل را با دقت روی دهانه ظرف آبی رنگ بگذارید. با انگشتتان ضربه آرامی به کارت بزنید. ( به کارت فشار وارد نکنید چون باید کاملاً صاف باشد. در واقع کارت نقش درپوش ظرف آب را برای ما دارد.)
6-این قسمت از آزمایش خیلی حساس و جالب است. بهتر است ابتدا چندین بار این گام را با آب ولرم و روی سینگ دستشویی تمرین کنید. ظرف آب آبی رنگ را برداشته و آن را یکباره برگردانید. نیازی نیست که دستتان را روی کارت بگیرید. آب کارت را سرجایش نگه می دارد. ( فقط ظرف آب را یکباره برگردانید و مکث نکنید. )
اگر به جای اینکه ظرف را کامل برگردانید آن را کج کنید آب سریعاً از آن بیرون ریخته و همه جا را به هم می ریزد
7-ظرف آبی وارونه شده را دقیقاً روی دهانه ظرف قرمز قرار دهید.
8-از شخصی بخوهید تا هر دو ظرف را نگه دارد. آنگاه شما خیلی آرام کاغذ را از میان دو ظرف بیرون بکشید.
9-چه اتفاقی می افتد؟ آب ظرف بالایی چه رنگی است؟ آب ظرف پایینی چه رنگی است؟
10-هر دو ظرف را خالی کنید. گام اول تا ششم را تکرار کنید. اما این بار ظرف آبی رنگ را در ظرف بزرگ قرار داده و کارت را سر ظرف قرمز بگذارید. یعنی این بار ظرف قرمز را وارونه کرده و در دهانه دهانه ظرف آبی می گذاریم.
11-کارت را به آرامی از میان دو ظرف بیرون بکشید و بگویید چه اتفاقی می افتد؟ آب ظرف بالایی چه رنگی است؟ آب ظرف پایینی چه رنگی است؟
پرسش هایی برای دانش آموزان
از دانش آموزان سوالات زیر را بپرسید و بحث کنید:
چرا وقتی آب گرم زیر است، آب به سرعت مخلوط می شود؟
- باید بدانید که برخی مایعات می توانند روی هم شناور بشوند. مثلاً روغن روی آب قرار می گیرد و الکل روی روغن. علت آن است که این مایعات چگالی های مختلفی دارند. وقتی دو مایع مخلوط نشدنی را روی هم می ریزید مایعی که چگالی کمتری دارد روی مایع چگال تر ( سنگین تر ) قرار می گیرد. یک قطره روغن نسبت به یک قطره آب هم اندازه اش سبک تر است. چگالی روغن کمتر از چگالی آب است به این علت روغن روی آب شناور می شود.
- وقتی آب را گرما می دهید، حرکت مولکول های آب سریعتر میشود. آنها بالا و پایین رفته و یکدیگر را هل می دهند. از آنجا که فاصله بین اتم ها در این حالت بیشتر می شود، در یک حجم معین از آب گرم مولکول های کمتری نسبت به همان حجم از آب سرد وجود دارد. وقتی شما هر دو را روی هم می ریزید در حالیکه آب گرم در زیر قرار گرفته باشد، مولکول های آب گرم به سمت بالای ظرف حرکت کرده و در این میان با مولکول های آب سرد مخلوط شده و رنگ آب بنفش می شود.
چرا وقتی آب گرم را روی آب سرد می ریزیم با هم مخلوط نمی شوند؟
- وقتی آب سرد زیر باشد، آب گرم نیازی به بالا آمدن ندارد، چرا که از قبل روی آن قرار داشته است. پس آب سرد آبی رنگ زیر و آب گرم قرمز رنگ بالا می مانند.
چگونه می توان آزمایش های دیگری انجام داد؟
- فکر می کنید اگر این آزمایش را تکرار کنید به نحوی که این بار مخلوط آب و نمک را در بالا قرار داده و آب خالص را زیر آن، چه رخ می دهد؟ امتحان کنید و نتیجه را مشاهده کنید. برای اینکه نتایج را بتوانید مشاهده کنید از رنگ غذا استفاده کنید و مخلوط آب و نمک و آب معمولی (خالص) را به دو رنگ مختلف در آورید.
مترجم: بدری سید جلالی
