Experimenty so vzduchom. Ako sa teplo šíri v kvapalinách? Konvekcia s pridaním tepla
VZDUCH .
KDE TEPLEJŠIE.
Cieľ. Odhaľte, že teplý vzduch je ľahší ako studený a stúpa.
herný materiál. Dva teplomery, rýchlovarná kanvica s teplou vodou.
Priebeh hry. Deti zistia, či je v miestnosti chladno, potom kde je teplejšie - na podlahe alebo na pohovke, teda vyššie alebo nižšie, a porovnávajú svoje predpoklady s údajmi teplomerov. Deti vykonávajú akcie: držte ruku nad alebo pod batériou; bez toho, aby ste sa dotkli kanvice, držte ruku nad vodou. Pomocou akcií zistia, kde je vzduch teplejší: zhora alebo zdola (všetko, čo je ľahšie, stúpa hore, čiže teplý vzduch je ľahší ako studený a zhora teplejší).
VIETOR V IZBE („ŽIVÝ HAD“)
Cieľ. Odhaľte, ako vzniká vietor, že vietor je prúd vzduchu, že horúci vzduch stúpa a studený klesá.
herný materiál. Dve sviečky, "had" (kruh vyrezaný do špirály a zavesený na nite).
Priebeh hry. Dospelý zapáli sviečku a sfúkne na ňu. Deti zistia, prečo je plameň odklonený (ovplyvňuje prúdenie vzduchu). Dospelý ponúka, aby zvážil „hada“ jeho špirálového dizajnu a ukazuje deťom rotáciu „hada“ nad sviečkou (vzduch nad sviečkou je teplejší, „had“ sa otáča nad ňou, ale neklesá, pretože teplý vzduch ho dvíha). Deti zistia, že vzduch otáča „hada“ a pomocou vyhrievacích zariadení sami vykonajú experiment.
Dospelý vyzve deti, aby určili smer pohybu vetra zhora a pod dverami. Deti vysvetľujú, prečo je smer vetra odlišný (teplý vzduch v byte stúpa a vychádza cez štrbinu v hornej časti a studený vzduch je ťažší a vstupuje do miestnosti zdola; po chvíli studený vzduch ohrieva sa v miestnosti, stúpa nahor a cez štrbinu v hornej časti vychádza von a na jej miesto bude znova a znova prichádzať studený vzduch). Takto vzniká vietor v prírode. Nakreslite výsledky experimentu.
PONORKA.
Cieľ. Zistite, že vzduch je ľahší ako voda; odhaliť, ako vzduch vytláča vodu, ako vzduch opúšťa vodu.
herný materiál. zakrivená trubica na koktail plastové poháre, nádoba s vodou.
Priebeh hry. Deti zistia, čo sa stane s pohárom, ak ho spustia do vody, či sa dokáže samo zdvihnúť z dna. Vykonávajú akcie: ponoria pohár do vody, otočia ho hore dnom, prinesú pod neho zakrivenú trubicu, vyfúknu pod ňu vzduch. Na konci experimentu sa vyvodia závery: pohár sa postupne naplní vodou, vychádzajú z neho vzduchové bubliny; vzduch je ľahší ako voda - vstupuje do pohára cez trubicu, vytláča vodu spod pohára a stúpa nahor, čím vytláča pohár z vody.
ÚŽASNÝ VZDUCH (1)
Cieľ. Zistite, že vzduch, keď je stlačený, zaberá menej priestoru; stlačený vzduch má schopnosť pohybovať predmetmi.
herný materiál. Striekačky, nádoba s vodou (tónovaná).
Priebeh hry. Deti skúmajú injekčnú striekačku, to
zariadenie (valec, piest) a demonštrujte s ním činnosti: stlačte piest hore, dole bez vody; pokúšajú sa stlačiť piest, keď je otvor uzavretý prstom; nasajte vodu do piestu, keď je hore a dole. Dospelý pozýva deti, aby vysvetlili výsledky skúsenosti, hovorili o svojich pocitoch pri vykonávaní akcií. Na konci experimentu deti zistia, že vzduch, keď je stlačený, zaberá menej miesta; stlačený vzduch má schopnosť pohybovať predmetmi.
ÚŽASNÝ VZDUCH (2)
Cieľ. Zistite, že stlačený vzduch zaberá menej miesta. Stlačený vzduch má schopnosť pohybovať predmetmi.
herný materiál. Pipety, nádoba s vodou (tónovaná).
Priebeh hry. Deti skúmajú zariadenie na pipetu (gumový uzáver, sklenený valec) a vykonávajú pokus podobne ako predchádzajúci (stláčajú a uvoľňujú uzáver).
VYSUŠTE Z VODY
(Možnosť 1 – obrúsok v pohári)
Cieľ.
herný materiál. Nádoba s vodou, pohár s obrúskom pripevnený na dne.
Priebeh hry. Dospelý vyzve deti, aby vysvetlili, čo znamená „vyjsť z vody nasucho“, či je to možné, a aby zistili, či je možné sklopiť pohár do vody a nenamočiť obrúsok ležiaci na dne. Deti dbajú na to, aby bol obrúsok na dne pohára suchý. Potom pohár otočia hore dnom, opatrne ho ponoria do vody, bez toho, aby sklo naklonili až na dno nádoby, vlastne zdvihnú z vody, nechajú vodu odtiecť bez toho, aby pohár prevrátili. Dospelý sa ponúkne, že zistí, či sa obrúsok namočil (nie namočil), vysvetlí, čo bránilo navlhnutiu vody (vzduch v pohári) a čo sa stane s obrúskom, ak sa pohár nakloní (vychádzajú vzduchové bubliny a voda zaujme svoje miesto, obrúsok navlhne). Deti si zážitok zopakujú samy.
VYSUŠTE Z VODY.
(Možnosť 2 – Vlajka na lište)
Cieľ. Zistite, aký vzduch zaberá priestor.
herný materiál. Nádoba s vodou, drevené bloky s vlajkami, plechovky (blok s vlajkou by do nich mal voľne vstúpiť).
Priebeh hry. Dospelý pozýva deti, aby spustili tyč do vody, sledovali, ako pláva. Zisťujú, prečo sa nepotopí (strom je ľahší ako voda), ako sa dá utopiť (spustiť na dno), nezmáčať (spustiť do vody, zakryť krčahom). Deti robia veci samy. Diskutujte o tom, prečo tyčinka nie je mokrá (pretože v banke je vzduch).
ČO JE RÝCHLEJŠIE?
Cieľ.
herný materiál. Dva listy papiera na písanie.
Priebeh hry. Dospelý navrhuje premýšľať, ak súčasne uvoľníte dva listy z rúk: jeden horizontálne, druhý vertikálne (ukazuje, ako ho držať v rukách), potom ktorý z nich padne rýchlejšie. Počúva odpovede, ponúka na kontrolu. Preukazuje skúsenosti. Prečo prvý list padá pomaly, čo ho zdržuje (tlak zospodu naň vzduch). Prečo druhý list padá rýchlejšie (padá po okrajoch, a preto je pod ním menej vzduchu) Deti usúdia: okolo nás je vzduch a tlačí na všetky predmety (to je atmosférický tlak).
FOCUS "PREČO SA TO NESTANE?"
Cieľ. Zistite atmosférický tlak.
herný materiál. Poháre vody, pohľadnice.
Priebeh hry. Dospelý vyzve deti, aby pohár otočili bez toho, aby z neho vyliali vodu. Deti si robia domnienky, skúšajú. Potom dospelý naplní pohár vodou až po okraj, prikryje ho pohľadnicou a zľahka ho pridrží prstami a otočí pohár hore dnom. Odstráni ruku - karta nespadne, voda sa nevyleje (pokiaľ nie je papier dokonale vodorovný a pritlačený k okrajom). Prečo sa voda z pohára nevyleje, keď je pod ním list papiera (vzduch tlačí na list papiera, pritláča list k okrajom pohára a zabraňuje vylievaniu vody, to znamená, že tlak vzduchu).
DOMÁCI TEPLOMER
Cieľ. Ukážte, ako sa vzduch pri zahrievaní rozpína a vytláča vodu z nádoby.
herný materiál. Sklenená trubica alebo tyčinka (priehľadná) z guľôčkového pera, fľaša 50-100 ml, trochu tónovanej vody.
Priebeh hry. Deti zvažujú "teplomer": ako to funguje, jeho zariadenie (fľaša, trubica a korok); s pomocou dospelého je vyrobený model teplomera. Vytvorte dieru v korku pomocou šidla, vložte ho do fľaše. Potom naberú kvapku tónovanej vody do trubice a trubičku zapichnú, aby kvapka vody nevyskočila. Fľaša sa v rukách zahrieva, kvapka vody stúpa.
PIVOT
Cieľ. Odhaľte, že vzduch má elasticitu. Pochopte, ako možno využiť silu vzduchu (pohyb).
herný materiál. Veterník, materiál na výrobu pre každé dieťa: papier, nožnice, paličky, karafiáty.
Priebeh hry. Dospelý ukazuje deťom gramofón v akcii. Potom s nimi diskutuje, prečo sa točí (vietor naráža na lopatky, ktoré sú k nemu natočené pod uhlom, a to spôsobí pohyb otočného taniera). Dospelý pozýva deti, aby vyrobili gramofón podľa algoritmu, zvážili a diskutovali o vlastnostiach jeho dizajnu. Potom organizuje hry s točňou na ulici; deti pozorujú, za akých podmienok sa točí rýchlejšie.
REAKTÍVNA GUĽA.
Cieľ.
herný materiál. Balóny.
Priebeh hry. Deti s pomocou dospelého nafukujú balón, spúšťajú ho a dávajú pozor na dráhu a trvanie jeho letu. Zistia, že na to, aby lopta letela dlhšie, je potrebné ju viac nafúknuť: vzduch unikajúci z „krku“ spôsobí pohyb lopty opačným smerom. Dospelý povie deťom, že rovnaký princíp sa používa v prúdových motoroch.
SLAMENÝ GILM.
Cieľ. Odhaľte, že vzduch má elasticitu. Pochopte, ako možno využiť silu vzduchu (pohyb).
herný materiál. Surové zemiaky, dve slamky na kokteil (pre každé dieťa).
Priebeh hry. Deti berú slamku za hornú časť bez toho, aby prstom zatvorili horný otvor; potom ho z výšky 10 cm prudkým pohybom zapichnú do zemiaka; pozorujú, čo sa stalo so slamkou (ohla sa, nezapichla sa), vezmú druhú slamku za vrch, tentoraz zatvoria horný otvor prstom; zapichnú aj prudko do zemiaka a pozorujú, čo sa stalo so slamkou (prilepila sa). Deti zistia, že vo vnútri druhej slamky je vzduch, ktorý tlačí na steny a nedovoľuje jej ohýbať sa. Deti na záver: v prvom prípade vzduch voľne unikal zo slamy a tá sa ohýbala; v druhom prípade nemohol zo slamy uniknúť vzduch, keďže otvor bol uzavretý. Navyše, keď zemiaky narazili na slamu, tlak sa ešte zvýšil, čím sa posilnili steny slamy.
PADÁK.
Cieľ. Odhaľte, že vzduch má elasticitu. Pochopte, ako možno využiť silu vzduchu (pohyb).
herný materiál. Padák, hračkárski ľudia, nádoba s pieskom.
SVIEČKA V JAR.
Cieľ. Prezraďte, že pri spaľovaní sa mení zloženie vzduchu (je menej kyslíka), že na spaľovanie je potrebný kyslík. Naučte sa, ako uhasiť požiar.
herný materiál. Sviečka, téglik, fľaša s rezaným dnom.
AKO Sfúknuť SVIEČKU Z lievika.
Cieľ. Odhaľ vlastnosti vzdušného víru.
herný materiál. Sviečka, lievik.
SILNÁ ZÁPASKA.
Cieľ. Určte elasticitu vzduchu.
herný materiál. Krabičky na zápasy.
VEĽKÉ - MALÉ.
Cieľ. Odhaľte, že vzduch sa pri ochladzovaní zmršťuje a pri zahrievaní sa rozpína (zaberá viac miesta).
herný materiál. plastové fľaše so zátkou, Balón uh, minca.
ZAMERAŤ NA VYSUŠENIE VODY
Cieľ. Ukážte Existenciu atmosferický tlak, skutočnosť, že vzduch pri chladení zaberá menší objem (stláča sa).
herný materiál. Tanier s vodou pokrývajúcou dno, minca, pohár.
PREČO OTÁZKY.
Cieľ. Analyzujte a vyvodzujte závery založené na znalostiach vlastností vzduchu: teplý vzduch stúpa, t.j. je ľahší ako studený vzduch; vzduch je zlý vodič tepla.
herný materiál. Hodvábny papier, stojan s ihlou.
Priebeh hry. Dospelý navrhuje vyrobiť veterníky z tenkého hodvábneho papiera: vystrihnite obdĺžnik, zložte ho pozdĺž stredných čiar a znova ho narovnajte (ťažisko sa nájde), kúsok papiera položte na špičku vyčnievajúcej ihly tak, aby ihla podporuje to presne v tomto bode. Opatrne priblížte ruku - začne rotácia papiera, odsuňte ju - rotácia sa zastaví. Dospeli k záveru: vzduch stúpa zdola nahor, tlačí na kus papiera a spôsobuje jeho otáčanie, pretože kus papiera má v záhyboch sklon.
Zahriatie akéhokoľvek média, ako je voda alebo vzduch, spôsobí, že sa roztiahne a stane sa ľahším. Naopak, ochladzovanie spôsobuje, že sa zmršťuje a stáva sa ťažším. Kombináciou týchto viacsmerných fyzikálnych vplyvov vzniká jav nazývaný konvekcia, ktorý je jedným z procesov prenosu tepla vo veľkých objemoch kvapalín a plynov.
Keď je nádoba s vodou umiestnená nad pracovným horákom, voda nad plameňom absorbuje energiu. Táto energia spôsobuje, že sa molekuly vody od seba vzďaľujú, čím sa stáva menej hustá. Ohriata voda stúpa; na obrázku je tento pohyb viditeľný sivou farbou na dne nádoby. Súčasne chladnejšia a hustejšia voda klesá, aby nahradila teplú vodu, ktorá stúpa nahor. Keď teplá voda stúpa, odovzdá časť svojej energie okolitej vode a trochu sa ochladí. Medzitým teplejšia voda naďalej stúpa a odtláča vrstvy chladnejšej vody nabok. Konvekcia sa zastaví až vtedy, keď plameň zhasne a všetka voda bude mať rovnakú teplotu.
Konvekcia s pridaním tepla
Ohrievanie dna trubice zvyšuje teplotu spodných vrstiev vody. V dôsledku toho stúpa teplá voda a ťažšia voda studená voda klesá a zahrieva sa. V priebehu času sa všetka voda zahreje. Zahriatie hornej časti skúmavky vedie k zvýšeniu teploty iba horných vrstiev vody, pretože ľahšia horúca voda zostáva nad studenou.
Konvekčný pohyb vody
Zohriata voda, ktorá stúpa zo dna nádoby v ohni, postupne stráca teplo. Keď sa táto voda dostane na povrch, pôsobením stúpajúceho stĺpca teplejšej vody sa rozchádza do strán. Keď sa voda ochladzuje, stáva sa hustejšou a klesá.
Konvekcia v plynnom prostredí
Prúžky dymu umožňujú sledovať tvorbu konvekčných prúdov vo vzduchu v miestnosti (obrázky vyššie). Proces začína stúpaním teplého vzduchu (obrázok vľavo). Po dosiahnutí stropu (stredný obrázok) sa tento vzduch pôsobením stúpajúcich prúdov teplejšieho vzduchu rozchádza do strán, potom po strate tepla padá na podlahu a pôsobením prúdov chladeného vzduchu klesajúcich zhora ( obrázok vpravo), opäť sa presunie k zdroju tepla, zohreje sa a stúpa nahor.
Ohrievanie a chladenie vzduchu v miestnosti
Klimatizácia ochladzuje miestnosť najefektívnejšie, keď je umiestnená blízko stropu (horný obrázok pod textom), pretože ochladený vzduch (na obrázku modrý) klesá a potom sa šíri cez miestnosť konvekciou. Naopak, ohrievač vzduchu funguje najlepšie, keď je umiestnený blízko podlahy (spodný obrázok). Teplý vzduch(oranžová na obrázku) stúpa nahor a potom cirkuluje po miestnosti.
Oľga Rogačevová
Experimenty so vzduchom
Skúsenosť #1
Cieľ skúsenosti vzduch Potrebujeme vzduch dýchať. Nadýchneme sa a vydýchneme vzduchu.
pohybovať sa: Vezmite pohár vody, vložte slamku a vydýchnite vzduchu. V pohári sa objavujú bubliny.
Skúsenosť č.2
Cieľ skúsenosti: Viesť deti k porozumeniu a zmyslu vzduchu
pohybovať sa: Urobte si malý padák. Ukážte, že keď padák spadne, vzduchu pod ním praská kupola, podopiera! takže pokles nastáva plynulo.
Skúsenosť č.3
Cieľ skúsenosti: Viesť deti k pochopeniu vlastností vzduchu. Vzduch je neviditeľný, nemá jednoznačný tvar, šíri sa všetkými smermi, nemá vlastný zápach.
pohybovať sa: Vezmite vonné obrúsky, pomarančové šupky atď. a pozvite deti, aby postupne ovoňali vône v miestnosti.
Skúsenosť č.4
Cieľ skúsenosti: Viesť deti k pochopeniu hmotnosti vzduchu. Vzduch má váhu. pohybovať sa:Na váhu dajte nafúknuté a nenafúknuté balóny: miska s nafúknutým balónom preváži
Skúsenosť č.5
pohybovať sa: Otvorenú plastovú fľašu vložte do chladničky. Keď dostatočne vychladne, nasaďte mu na krk nenafúknutý balón. Potom vložte fľašu do misky s horúcou vodou. Sledujte, ako sa balónik nafukuje sám. Toto sa deje preto vzduchu pri zahrievaní expanduje. Teraz vložte fľašu späť do chladničky. Lopta potom klesne ako vzduchu pri chladení sa zmršťuje.
Skúsenosť č.6
Cieľ skúsenosti: Pomôžte identifikovať nehnuteľnosť vzduchu(odolnosť, pochopte, ako možno použiť silu vzduchu(premávka).
pohybovať sa: Učiteľ vyzve deti, aby strávili balónový zážitok: uvidíte, ako bude lietať, ak rozviažete vlákno, ktoré ho drží vzduchu. Deti s pomocou učiteľa nafukovajú Balón, pustite ho a dávajte pozor na dráhu a trvanie jeho letu. Zistia, že na to, aby balón lietal dlhšie, je potrebné ho viac nafúknuť.
Skúsenosť č.7
Cieľ: Naučte sa reflektovať existujúce nápady v transformačných aktivitách. Ako sa dá hrať s vetrom.
pohybovať sa: Vezmite štvorcový list papiera a rozrežte ho pozdĺž vopred nakreslených čiar. Rohy sú ohnuté do stredu, kde sa po umiestnení malej korálky medzi otočný tanier a palicu prichytia špendlíkom. Aby prívlač plnila svoju funkciu v bezvetrí, je potrebné behať s palicou v ruke. Rotačka sa točí len vtedy, keď je vietor.
Skúsenosť č.8
Cieľ: Pomôžte vyniesť to, čo je teplé vzduchuľahší ako studený a stúpa.
pohybovať sa: Učiteľ vyzve deti, aby porovnali teplotu vzduchu v miestnosti a v blízkosti teplých predmetov. Určiť kde ohrievač: na podlahe alebo na gauči? Učiteľ drží teplomer na podlahe a potom na gauči. Deti sú presvedčené, že čím vyššie, tým teplejšie. Potom učiteľ ponúkne, že sa priblíži k batérii. Natiahnite ruku nad batériu, pod batériu. Kde je teplejšie (Teplejšie nad batériou.)
Potom učiteľ ponúkne, že pôjde ku kanvici s horúcou vodou. Zdvihnite ruku a držte ju nad vodou. Deti sú presvedčené, že vodná para je horúca. Teplý vzduch je ľahší ako studený. Teplý vzduch stúpa takže vrch je teplejší.
