چرخة آب – آب (5)

آزمايش

دانش‌آموزان كشش سطحي آب را تجربه مي‌كنند.

اهداف:

كشف و بررسي خصوصيات آب

     آزمايش سنتي مسطحي و فعاليت موئينه

لغات:

 موئينگي

 فعاليت موئينه

      كشش سطحي 

مواد:

برگه آزمايش

 ليوان‌هاي آب

      دستمال كاغذي                                

 چرخه آب – آب (4)

 رنگ‌آميزي غذايي (اختياري)

پيش زمينه:

 آب مايعي شفاف، بي‌مو و بي‌مزه مي‌باشد كه از عناصر اكسيژن و هيدروژن تشكيل شده است. آب حلال خوبي مي‌باشد كه به معني انحلال مواد زيادي در آن مي‌باشد آب براي زندگي ما مهم مي‌باشد و بدون آن حقيقت زندگي ممكن نيست. در حقيقت هيچ موجود زندگي وجود ندارد كه بدون آب بتواند زندگي كند.

آب سه حالت دارد، جامد (يخ)، گاز (بخار)، و مايع (آب).

فرمي كه آبها به خود مي‌گيرند بستگي به درجه حرارت دارد. در درجه حرارت كم، مولكول‌ها قادر به حركت زياد نيستند و يك ساختار بلورين كه سخت مي‌باشد را تشكيل مي‌دهند (يخ). در حالت مايع، مولكول‌هاي آب آزادانه حركت مي‌كنند. مولكولهاي آب به فرم بخار به سرعت حركت مي‌كنند و فضاهاي زيادي بين مولكول‌هاي آن وجود دارد. اگرچه يخ بلورين مي‌باشد، اما تمايل دارد كه مولكولها را در يك ساختار سخت كه خيلي دورتر از مولكولهاي آب مايع قرار دارد داشته باشد و اين مسئله خيلي مهم مي‌باشد، زيرا يخ چگال‌تر مي‌باشد، در آب غرق مي‌شود. تصور كنيد چه اتفاقي مي‌افتد اگر يك توده يخ شناور از ته اقيانوس بجاي شناور شده روي سطح آب رشد كند.

خصوصيت شيميايي ديگر آب اين مي‌باشد كه آب ظرفيت گرماي خيلي بزرگي دارد كه به اين معني است كه مي‌تواند مقدار زيادي گرما را بدون گرم شدن زياد خودش جذب كند. اين حقيقت باعث مي‌شود كه اقيانوس‌ها به عنوان مخازن بزرگ گرما كه به طور زيادي روي الگوهاي هوايي و اقليمي جهان تأثير مي‌گذارند، در آيد.

كشش سطحي آب (توانايي يك ماده براي جذب به خودش) آن را به عنوان يك ماده عالي براي شنا در كردن اجسام سنگين ساخته است – آب نه تنها به خود جذب مي‌شود، بلكه همچنين به سطوح ديگر جذب مي‌شود، و اين باعث مي‌شود كه برخلاف جاذبه زمين حركت كند كه براي گياهان ديد هنگام انتقال آب از خاك به برگهايشان مهم مي‌باشد.اين حركت رو به بالا به عنوان خاصيت مؤئيني شناخته شده است.

روش‌ها:

اين آزمايش از دو بخش تشكيل شده است. در اولين آزمايش، دانش‌آموزان شناور كردن يك سوزن روي آب توسط افزايش كشش سطحي آب را تجربه مي‌كنند. در آزمايش دوم دانش‌آموزان سعي در كشف اينكه چرا فعاليت موئينگي كار مي‌كند، مي‌كنند.

1- بحث كنيد كه كشش سطحي يك خصوصيت مهم آب مي‌باشد. مولكولهاي درون حجم يك مايع به طور مساوي در همه جهات متوسط موكولهاي احاطه كننده جذب مي‌شود. بنابراين، مولكولهاي سطح يك مايع تنها به داخل و جوانب جذب مي‌شوند. اين جذب مولكولي نامتعادل مقداري از مولكول‌هاي سطحي را به داخل حجم مايع مي‌شود و يك شرايط متعادل زمانيكه ناحيه سطحي به مينيمم كاهش مي‌يابد، بدست مي‌آيد. سطح يك مايع رفتاري نظير يك شيء تحت تغيير شكل يا كشش دارد. اين نيرو كشش سطحي ناميده مي‌شود، ممكن است كشش سطحي را به عنوان عاملی كه باعث فشرده شدن يا منقبض شدن سطح يك مايع مي‌شود تعريف كنيم. سطح يك مايع به صورت يك قشر تحت كشش يا طويل عمل مي‌كند. يك سوزن فولادي كه به دقت روي آب قرار دارد، شناور خواهد ماند.

2- آزمايش

آيا يك سنجاق شناور مي‌ماند. به دانش‌آموزان يك سنجاق، يك ليوان آب، و يك تكه از دستمال كاغذي بدهيد، از آنها بخواهيد كه شناور شدن سنجاق را ببينند. به آنها كليدهاي زيادي ندهيد، بجز اينكه كشش سطحي را براي آنها تعريف كنيد. بعد از چند دقيقه، براي آنها تشريح كنيد كه چطور يك سنجاق با گذاشتن دستمال روي سطح آب شناور خواهد شد، سپس سنجاق را به آرامي در قسمت بالاي آن قرار دهيد و سپس به دستمال كاغذي اجازه غرق شدن در ته ليوان را مي‌دهد. سنجاق در هنگام غرق شدن دستمال شناور خواهد ماند. دانش‌آموزان مجبورند كه كشش سطحي را نشكنند.

3- آزمايش 11.

يكي از دلايل اينكه چرا آب در لوله‌هاي مونين باريك بالا مي‌آيد به واسطه كشش سطوحي مي‌باشد. آب به سطح خاك و تا ريشه گياهان توسط اين عمل بالا مي‌آيد. هرچه لوله باريك تر باشد مقدار ارتفاع آن بيشتر مي‌شود. شما ممكن است كه از رنگ‌هاي غذايي براي كمك به سريع ديدن بالا رفتن استفاده كنيد.

4- بعد از كامل كردن آزمايش توسط دانش‌آموزان، آنها خواهند فهميد كه فعاليت‌هاي موئينگي

 توسط كشش سطحي ايجاد مي‌شود و به اين معني است كه در يك لوله مونين باريك،

 مولكول‌هاي آب از جوانب لوله بخاطر كشش سطحي بالا مي‌آيند.