Опыты с воздухом. Каким образом тепло распространяется в жидкостях? Конвекция при подведении теплоты

ВОЗДУХ .

ГДЕ ТЕПЛЕЕ.

Цель. Выявить, что тёплый воздух легче холодного и поднимается вверх.

Игровой материал. Два термометра, чайник с горячеё водой.

Ход игры. Дети выясняют, если в комнате прохладно, то где теплее – на полу или на диване, т. е. выше или ниже, и сравнивают свои предположения с показаниями термометров. Дети выполняют действия: держат руку выше или ниже батареи; не прикасаясь к чайнику, держат руку над водой. Выясняют с помощью действий, где теплее воздух: сверху или снизу (всё, что легче, поднимается вверх, значит тёплый воздух легче холодного и сверху теплее).

ВЕТЕР В КОМНАТЕ («ЖИВАЯ ЗМЕЙКА»)

Цель. Выявить, как образуется ветер, что ветер – это поток воздуха, что горячий воздух поднимается вверх, а холодный – опускается вниз.

Игровой материал. Две свечи, «змейка» (круг, прорезанный по спирали и подвешенный на нить).

Ход игры. Взрослый зажигает свечу и дует на неё. Дети выясняют, почему отклоняется пламя (воздействует поток воздуха). Взрослый предлагает рассмотреть «змейку»её спиральную конструкцию и демонстрирует детям вращение «змейки» над свечой (воздух над свечой теплее, над ней «змейка» вращается, но не опускается вниз, потому что её поднимает тёплый воздух). Дети выясняют, что воздух заставляет вращаться «змейку», и с помощью обогревательных приборов опыт выполняют самостоятельно

Взрослый предлагает детям определить направление движения ветра сверху и снизу дверного пройма. Дети объясняют, почему направление ветра разное (тёплый воздух в квартире поднимается и выходит через щель вверху, а холодный тяжелее, и он входит в помещение снизу; через некоторое время холодный воздух нагреется в помещении, поднимется вверх и выйдет на улицу через щель вверху, а на его место снова и снова будет приходить холодный воздух). Именно так возникает ветер в природе. Зарисовывают результаты опыта.

ПОДВОДНАЯ ЛОДКА.

Цель. Обнаружить, что воздух легче воды; выявить, как воздух вытесняет воду, как воздух выходит из воды.

Игровой материал. изогнутая трубочка для коктейля пластиковые стаканы, ёмкость с водой.

Ход игры. Дети выясняют, что произойдёт со стаканом, если его опустить в воду, сможет ли он сам подняться со дна. Они выполняют действия: погружают стакан в воду, переворачивают его вверх дном, подводят под него изогнутую трубочку, вдувают под него воздух. В конце опыта делают выводы: стакан постепенно заполняется водой, пузыри воздуха выходят из него; воздух легче воды – попадая в стакан через трубочку, он вытесняет воду из – под стакана и поднимается вверх, выталкивая из воды стакан.

УПРЯМЫЙ ВОЗДУХ (1)

Цель. Обнаружить, что воздух при сжатии занимает меньше места; сжатый воздух обладает силой, может двигать предметы.

Игровой материал. Шприцы, ёмкость с водой (подкрашенной).

Ход игры. Дети рассматривают шприц, его

устройство (цилиндр, поршень) и демонстрируют действия с ним: отжимают поршень вверх, вниз без воды; пробуют отжать поршень, когда пальцем закрыто отверстие; набирают воду в поршень, когда он вверху и внизу. Взрослый предлагает детям объяснить результаты опыта, рассказать о своих ощущениях при выполнении действий. В конце опыта дети выясняют, что воздух при сжатии занимает меньше места; сжатый воздух обладает силой, которая может двигать предметы.

УПРЯМЫЙ ВОЗДУХ (2)

Цель. Обнаружить, что воздух при сжатии занимает меньше места. Сжатый воздух обладает силой, может двигать предметы.

Игровой материал. Пипетки, ёмкость с водой (подкрашенной).

Ход игры. Дети рассматривают устройство пипетки (резиновый колпачок, стеклянный цилиндр).проводят опыт аналогично предыдущему (сжимают и разжимают колпачок).

СУХОЙ ИЗ ВОДЫ

(1 вариант – Салфетка в стакане)

Цель.

Игровой материал. Ёмкость с водой, стакан с прикреплённой на дне салфеткой.

Ход игры. Взрослый предлагает детям объяснить, что означает «выйти сухим из воды», возможно ли это, и выяснить, можно ли опустить стакан в воду и не намочить лежащую на дне салфетку. Дети убеждаются, что салфетка на дне стакана сухая. Затем переворачивают стакан вверх дном, осторожно погружают в воду, не наклоняя стакан до самого дна ёмкости, деле поднимают его из воды, дают воде стечь, не переворачивая стакан. Взрослый предлагает определить, намокла ли салфетка (не намокла), объяснить, что помешало воде намочить её (воздух в стакане) и что произойдёт с салфеткой, если наклонить стакан (пузырьки воздуха выйдут, а его место займёт вода, салфетка намокнет). Дети самостоятельно повторяют опыт.

СУХОЙ ИЗ ВОДЫ.

(2 вариант – Флажок на бруске)

Цель. Определить, что воздух занимает место.

Игровой материал. Ёмкость с водой, деревянные бруски с флажками, банки (в них должен свободно входить брусок с флажком).

Ход игры. Взрослый предлагает детям опустить брусок в воду, понаблюдать, как он плавает. Выясняют, почему он не тонет (дерево легче воды), как можно его утопить (опустить на дно), не намочить (опускать в воду, накрыв банкой). Дети самостоятельно выполняют действия. Обсуждают, почему брусок не намок (потому что в банке находится воздух).

ЧТО БЫСТРЕЕ?

Цель.

Игровой материал. Два листа писчей бумаги.

Ход игры. Взрослый предлагает подумать, если одновременно выпустить из рук два листа: один горизонтально, другой вертикально (показывает, как держать в руках), то какой быстрее упадёт. Слушает ответы, предлагает проверить. Сам демонстрирует опыт. Почему первый лист падает медленно, что его задерживает (воздух давит на него снизу). Почему второй лист падает быстрее (он падает ребром, и поэтому воздуха под ним меньше).Дети делают вывод: вокруг нас воздух, и он давит на все предметы (это атмосферное давление).

ФОКУС «ПОЧЕМУ НЕ ВЫЛЕВАЕТСЯ?»

Цель. Обнаружить атмосферное давление.

Игровой материал. Стаканы с водой, почтовые открытки.

Ход игры. Взрослый предлагает детям перевернуть стакан, не пролив из него воды. Дети высказывают предположения, пробуют. Затем взрослый наполняет стакан водой до краёв, покрывает его почтовой открыткой и, слегка придерживая её пальцами, переворачивает стакан вверх дном. Убирает руку – открытка не падает, вода не выливается (если только бумага совершенно горизонтальна и прижата к краям). Почему вода не выливается из стакана, когда под ним лист бумаги (на лист бумаги давит воздух, он прижимает лист к краям стакана и не даёт воде вылиться, т. е. причина – воздушное давление).

САМОДЕЛЬНЫЙ ТЕРМОМЕТР

Цель. Продемонстрировать, как воздух расширяется при нагревании и выталкивает воду из сосуда.

Игровой материал. Стеклянная трубка или стержень (прозрачный) от шариковой ручки, бутылочка 50-100 мл, немного подкрашенной воды.

Ход игры. Дети рассматривают «термометр»: как он работает, его устройство (бутылочка, трубочка и пробка); с помощью взрослого изготавливают модель термометра. Проделывают шилом отверстие в пробке, вставляют её в бутылочку. Затем набирают каплю подкрашенной воды в трубочку и втыкают трубку так, чтобы капля воды не выскочила. Бутылочка нагревается в руках, капелька воды поднимается вверх.

ВЕРТУШКА

Цель. Выявить, что воздух обладает упругостью. Понять, как может использоваться сила воздуха (движение)

Игровой материал. Вертушка, материал для изготовления на каждого ребёнка: бумага, ножницы, палочки, гвоздики.

Ход игры. Взрослый показывает детям вертушку в действии. Затем обсуждает вместе с ними, почему она вертится (ветер ударяет в лопасти, которые повёрнуты к нему под углом, и этим вызывает движение вертушки). Взрослый предлагает детям изготовить вертушку по алгоритму, рассмотреть и обсудить особенности её конструкции. Затем организует игры с вертушкой на улице; дети наблюдают, при каких условиях она вертится быстрее.

РЕАКТИВНЫЙ ШАРИК.

Цель.

Игровой материал. Воздушные шары.

Ход игры. Дети с помощью взрослого надувают воздушный шар , опускают его и обращают внимание на траекторию и длительность его полёта. Выясняют, что для того, чтобы шарик дольше летел, надо его больше надуть:воздух, вырываясь из «горлышка», заставляет двигаться шарик в противоположную сторону. Взрослый рассказывает детям, что такой же принцип используется в реактивных двигателях.

СОЛОМЕННЫЙ БУРАВЧИК.

Цель. Выявить, что воздух обладает упругостью. Понять, как может использоваться сила воздуха (движение).

Игровой материал. Сырые картофелины, по две соломинки для коктейля (на каждого ребёнка).

Ход игры. Дети берут соломинку за верхнюю часть, не закрывая верхнего отверстия пальцем; затем с высоты 10 см резким движением втыкают её в картофелину; наблюдают, что случилось с соломинкой (она согнулась, не воткнулась) вторую соломинку берут за верх, закрывая на этот раз верхнее отверстие пальцем; также втыкают резко в картофелину и наблюдают, что случилось с соломинкой (она воткнулась). Дети выясняют, что внутри второй соломинки есть воздух, который давит на стенки и не даёт ей согнуться. Дети делают вывод: в первом случае воздух свободно вышел из соломинки и она согнулась; во втором случае – воздух не мог выйти из соломинки, так как отверстие было закрыто. К тому же при попадании картофеля в соломинку давление ещё больше возросло, укрепив стенки соломинки.

ПАРАШЮТ.

Цель. Выявить, что воздух обладает упругостью. Понять, как может использоваться сила воздуха (движение).

Игровой материал. Парашют, игрушечные человечки, ёмкость с песком.

СВЕЧКА В БАНКЕ.

Цель. Выявить, что при горении изменяется состав воздуха (кислорода становится меньше), что для горения нужен кислород. Познакомиться со способами тушения огня.

Игровой материал. Свеча, банка, бутылка с обрезанным дном.

КАК ЗАДУТЬ СВЕЧУ ИЗ ВОРОНКИ.

Цель. Выявить особенности воздушного вихря.

Игровой материал. Свеча, воронка.

КРЕПКИЙ СПИЧЕЧНЫЙ КОРОБОК.

Цель. Определить упругость воздуха.

Игровой материал. Спичечные коробки.

БОЛЬШИЕ - МАЛЕНЬКИЕ.

Цель. Выявить, что воздух при охлаждении сужается, а при нагревании расширяется (занимает больше места).

Игровой материал. Пластиковые бутылки с пробками, воздушный шарик, монетка.

ФОКУС «СУХИМ ИЗ ВОДЫ»

Цель. Продемонстрировать существование атмосферного давления, то, что воздух при остывании занимает меньший объём (сжимается).

Игровой материал. Тарелка с водой, покрывающей дно, монета, стакан.

ПОЧЕМУЧКИНЫ ВОПРОСЫ.

Цель. Анализировать и дать выводы на основе знаний о свойствах воздуха: тёплый воздух поднимается вверх, т. е. легче холодного; воздух плохо проводит тепло.

Игровой материал. Папиросная бумага, подставка с иглой.

Ход игры. Взрослый предлагает изготовить вертушки из тонкой папиросной бумаги: вырезать прямоугольник, перегнуть его по средним линиям и снова расправить (найден центр тяжести), положить бумажку на острие торчащей иглы так, чтобы игла подпирала её именно в той точке. Осторожно приближают руку – начинается вращение бумажки, отдаляют – вращение прекращается. Делают вывод: воздух поднимается снизу вверх, напирая на бумажку и заставляя её вращаться, так как бумажка в месте сгибов имеет уклон.

Нагревание любой среды, например, воды или воздуха, заставляет ее расширяться и становиться легче. И наоборот, охлаждение - заставляет ее сжиматься и становиться тяжелее. Комбинация этих разнонаправленных физических воздействий формирует явление, называющееся конвекцией и представляющее собой один из процессов передачи теплоты в больших объемах жидкостей и газов.

Когда сосуд с водой расположен над работающей горелкой, вода над пламенем поглощает энергию. Эта энергия заставляет молекулы воды отодвигаться друг от друга, в результате чего она становится менее плотной. Нагретая вода поднимается вверх; на рисунке серая краска на дне сосуда делает это движение видимым. В то же самое время более холодная и плотная вода опускается вниз, чтобы занять место поднявшейся вверх теплой воды. Когда теплая вода поднимается, она отдает часть своей энергии окружающей воде и немного охлаждается. Тем временем более теплая вода продолжает подниматься, отодвигая в стороны слои остывшей воды. Конвекция прекратится только тогда, когда пламя погаснет и вся вода примет одинаковую температуру.

Конвекция при подведении теплоты

Нагревание дна пробирки увеличивает температуру нижних слоев воды. В результате теплая вода поднимается вверх, а более тяжелая холодная вода опускается вниз и также нагревается. Со временем вся вода становится горячей. Нагревание верхней части пробирки приводит к повышению температуры только верхних слоев воды, так как более легкая горячая вода остается над холодной.

Конвективное движение воды

Поднимаясь со дна стоящего на огне сосуда, нагретая вода постепенно теряет теплоту. Оказавшись на поверхности, эта вода расходится в стороны под действием поднимающегося столба более теплой воды. Охлаждаясь, вода становится более плотной и опускается вниз.

Конвекция в газовой среде

Струйки дыма позволяют проследить формирование конвективных токов в воздухе комнаты (рисунки вверху). Процесс начинается с подъема вверх теплого воздуха (левый рисунок). Достигнув потолка (средний рисунок), этот воздух расходится в стороны под действием поднимающихся более теплых воздушных струй, после чего, потеряв теплоту, опускается вниз к полу и под действием спускающихся сверху струй охлажденного воздуха (рисунок справа) снова перемещается к источнику теплоты, нагревается и поднимается вверх.

Нагревание и охлаждение воздуха в комнате

Воздушный кондиционер охлаждает комнату наиболее эффективно при размещении около потолка (верхний рисунок под текстом), так как охлажденный воздух (на рисунке синий) опускается вниз и затем распространяется по комнате в результате конвекции. И наоборот, воздухонагреватель работает лучше всего, когда размещен у пола (нижний рисунок). Теплый воздух (на рисунке оранжевый) поднимается вверх и затем циркулирует по комнате.

Ольга Рогачева
Опыты с воздухом

Опыт № 1

Цель опыта воздуха Воздух нам необходим , чтобы дышать. Мы вдыхаем и выдыхаем воздух .

Ход : Берем стакан с водой, вставив соломинку и выдыхаем воздух . В стакане появляются пузырьки.

Опыт № 2

Цель опыта : Подвести детей к пониманию и значению воздуха

Ход : Сделайте маленький парашют. Покажите, что, когда парашют опускается, воздух под ним распирает купол, поддерживав! его, поэтому снижение происходит плавно.

Опыт № 3

Цель опыта : Подвести детей к пониманию характеристик воздуха . Воздух невидим , не имеет определенной формы, распространяется во всех направлениях, не имеет собственного запаха.

Ход :Возьмите ароматизированные салфетки, корки апельсинов и т. д. и предложите детям последовательно почувствовать запахи, распространяющиеся в помещении.

Опыт № 4

Цель опыта : Подвести детей к пониманию веса воздухА . Воздух имеет вес . Ход :Положите на чаши весов надутый и не надутый шарики : чаша с надутым шариком перевесит

Опыт № 5

Ход :Поставьте открытую пластмассовую бутылку в холодильник. Когда она достаточно охладится, наденьте на ее горлышко не надутый шарик. Затем, поставьте бутылку в миску с горячей водой. Понаблюдайте за тем, как шарик сам станет надуваться. Это происходит потому, что воздух при нагревании расширяется. Теперь опять поставьте бутылку в холодильник. Шарик при этом спустится так как воздух при охлаждении сжимается.

Опыт №6

Цель опыта : Помочь выявить свойство воздуха (упругость, понять, как может использоваться сила воздуха (движение) .

Ход :Воспитатель предлагает детям провести опыт с воздушным шариком : посмотреть, как он будет лететь,если развязать нитку, которая удерживает в нем воздух . Дети с помощью воспитателя надувают воздушный шар , отпускают его и обращают внимание на траекторию и длительность его полета. Выясняют, что для того, чтобы шарик дольше летел, надо его больше надуть.

Опыт №7

Цель : Учить отражать имеющиеся представления в преобразующей деятельности. Каким образом можно играть с ветром.

Ход : Берут квадратный лист бумаги и надрезают его по заранее нанесенным линиям. Отгибают уголки к центру, где крепят их к палочке с помощью булавки, предварительно разместив между вертушкой и палочкой небольшую бусинку. Для того чтобы вертушка выполнила свою функцию в безветренную погоду, необходимо бегать, взяв палочку в руки. Вертушка вертится только при наличии ветра.

Опыт №8

Цель : Помочь выявить, что теплый воздух легче холодного и поднимается вверх.

Ход :Воспитатель предлагает детям сравнить температуру воздуха в комнате и около теплых предметов. Определить, где теплее : на полу или на диване? Воспитатель держит термометр на полу, а затем на диване. Дети убеждаются, что чем выше, тем теплее. Далее воспитатель предлагает подойти к батарее. Протяните руку выше батареи, ниже батареи. Где теплее (Теплее выше батареи.)

Затем воспитатель предлагает подойти к чайнику с горячей водой. Поднять руку и подержать ее над водой. Дети убеждаются, что водяной пар- горячий. Теплый воздух легче холодного . Теплый воздух поднимается вверх , поэтому сверху теплее.