چرخة آب – آب (2)

آزمايش

دانش‌آموزان با آب آزمايش مي‌كنند تا خصوصيات آب را بفهمند.

اهداف:

كشف خصوصيات آب

آزمايش تنش سطحي

لغات:

   جريان

   سيال

   كشش سطحي

   آب

مواد:

تروهپت‌هاي بادي

 رنگ‌آميزي غذايي

 نمك

 شكر

مايعات ظرفشويي مختلف

 

پيش زمينه:

آب در محدودة دمايي وسيعي، يك مايع باقي مي‌ماند كه بين 0 تا 100 درجة سانتي‌گراد، يعني بين دماي يخ زدن و جوش است. اين دمايي است كه اغلب بخشهاي كرة زمان كه داراي حيات هستند، در اين محدودة دمايي قرار دارند.

آب گرماي ويژة بسيار بالايي دارد كه بدين معني است كه مي‌تواند گرماي بيشتري را قبل از تغيير دمايش از دست دهد و يا به دست آورد. اين امر در ثابت مانند دماي بدن پستانداران مانند خود ما مهم است.  شروع تبخير انرژي زيادي به خود اختصاص مي‌دهد، زيرا گرماي نهان تبخير بالايي دارد. به همين دليل، آب حوضچه‌ها و درياچه‌ها به كندي تبخير مي‌شود و بقاي بسياري از اشكال حيات به اين امر بستگي دارد. آب، در حالت جامد خود داراي چگالي كمتري از حالت مايع خود است، بطوريكه يخ به جاي اينكه در آب غرق شود، روي آن شناور مي‌ماند. اين خصوصيت به حيات اجازه مي‌دهد در نواحي قطبي و نيمه قطبي كه يخ روي آب شناورند، گسترش يافته و در زير سطح آب نيز وجود داشته باشند. اگر چگالتر از آب بود، در آب فرو مي‌رفت و يخ بيشتري روي آن شكل مي‌گرفت. در نتيجه، تمام حيات درون آبها، در يخ نقاط بسياري از جهان كه آب دماي يخبندان را دارد، محبوس مي‌ماند. كشش سطح آب (توانايي يك جسم در چسبيدن stickبه خودش) باعث مي‌شود كه يك ماده اجسام سنگين را بر روي خود شناور نگه دارد. آب نه تنها به خود مي‌چسبد، بلكه به سطوح ديگر مي‌چسبد و اين به آب اجازه مي‌دهد برخلاف جاذبه حركت كند، و اين پديده براي گياهان، هنگام انتقال آب از خاك به برگهايشان بسيار مهم است. اين حركت رو به بالا به نام ئولينگي يا حركت لوئينگي شناخته شده است.

روش:

اين تمرين شامل دو بخش است. اول، دانش‌آموزان كشف خواهند كرد كه چگونه آب جريان پيدا مي‌كند و در ثاني، كشف مي‌كنند كه چگونه قطرات آب مي‌توانند روي سكه(penny)قرار بگيرند.

1- در اولين تمرين به هر بچه دو فنجان بدهيد. از آنها بخواهيد به اندازة يك فنجان آب به درون يك فنجان آب بريزند. اجازه دهيد هردو ليوان را نگه داشته و از آنها سئوالات زير را بپرسيد:

كدام فنجان حاوي سيال است؟

كدام فنجان حاوي يخ مذاب است؟

كدام فنجان حاوي هواي مذاب است؟

سيال چيست؟

2- سپس از دانش‌آموزان بخواهيد مايع را بريزند. از آنها بخواهيد مايع را توصيف كنند، آب جريان مي‌يابد، پس سيالي‌ست كه آب بام دارد.

3- در تمرين بعدي به هر دانش‌آموزان يك قطره چكان و يك سكه بدهيد. ابتد با استفاده از تصاوير

زير دربارة كشش سطحي بحث كنيد. كشش سطحي چيزي است كه به ذرة روي آب (مانند يك

حشره) اجازه مي‌دهد كه در آب غرق نشود و چيزي است كه توضيح مي‌دهد كه چرا اجسام

سنگين‌تر در آب شناور مي‌مانند. در اين تمرين دانش‌آموزان با مشاهده اينكه چه تعداد قطرة آب

مي‌توانند توسط قطره چكان روي يك سكه بماند، كشش سطحي را مي‌فهمند، از دانش‌آموزان

بخواهيد كه پيش‌بيني كنند چند قطرة آب روي سكه را مي‌پوشاند. شما قصد داريد نشان دهيد

و ثابت كنيد كه چطور بايستي از يك قطره چكان به دقت استفاده كرد.

4- با استفاده از يك قطره چكان، به آرامي به قطرات آب اجازه دهيد روي مركز سكه بيفتند. تعداد قطرات آب را قبل از سرازير شدن از روي سكه بشماريد. (بين 20 تا 34 قطره خواهد بود). به بچه‌ها اجازه دهيد اين كار را امتحان كنند. تعداد قطرات آنها كمتر از شما خواهد بود و بسته به اينكه آنها قطره را در مركز يا لبة سكه قرار دهند، تغيير مي‌كند.

5-شايد بخواهيد اين آزمايش را با شمردن تعداد قطراتي كه دانش‌آموزان مي‌توانند روي نيكل قرار دهند، ادامه دهيد. به نتيجة‌آنها توجه كنيدم. شايد بخواهيد اين آزمايش را با الكل تكرار كنيد. الكل كشش سطحي بسيار كمتري دارد. و نمي‌تواند مانند ساير مايعات نگه داشته شود.

6-ايدة كلي در اينجا اين است كه از دانش‌آموزان بخواهيد وقتي كلاس را ترك مي‌كنند، كشش سطحي را تجربه كرده باشند و قادر به مشاهدة آن بوده باشند.