حباب های غول پیکر - جلسه سوم

موضوع درس:  آشنایی با پدیده کشش سطحی

اهداف جلسه: شامل اهداف رفتاری و آموزشی بررسی و مشاهده نیروی کشش سطحی و تأثیر آن بر اندازه قطره

زمان عملیاتی:  60 دقیقه

وسایل لازم:

بورت 25 سی سی

بشر 100 سی سی

پایه بورت

قاشق آزمایشگاهی یا اسپاتول

پودر گچ

مایع ظرفشویی

آب

پودر گوگرد

روند کار

1- آزمایش 1 ( زمان 10 دقیقه )

به هر گروه دانش آموزی دو عدد بشر پر از آب تحویل داده و از آن ها بخواهید به کمک یک قاشق ( اسپاتول ) مقداری پودر گوگرد را روی سطح آب بریزند. پودر گچ را هم به همین ترتیب در بشر دیگر بریزند. حالا دانش آموزان می توانند مشاهدات خود را ثبت نمایند. دقیق دیدن سطح آب و تغییرات پدید آمده در شکل سطح نسبت به حالت اولیه و همچنین شناور ماندن پودرهای ریخته شده بر روی سطح از اهمیت بالایی برخوردار است .

لطفاً لیست مشاهدات دانش آموزان از آن ها تحویل بگیرید. حال یک قطره مایع ظرفشویی بر روی سطح آب چکانده و رخداد حاصل را مشاهده نمائید. سطح چه تغییری کرد و برای پودرها چه اتفاقی افتاد؟ لطفاً از دانش آموزان بخواهید علت را بررسی و در مورد آن فرضیه سازی نمایند و نظرات خود را به شما تحویل دهند. برگه های نوشته شده ی دانش آموزان را برای مشاور پروژه بفرستید.می توانید این برگه ها را در بخش تکالیف جلسه ی دوم آپلود کنید.

2- آزمایش 2 ( 40 دقیقه )

در این مرحله از دانش آموزان بخواهید با هم فکری یکدیگر روش یا آزمایشی ابداع یا طراحی کنند که بتوان تعیین نمود قطره آب بزرگتر است یا قطره محلول آب و مایع ظرفشویی. لطفاً به مدت 15 دقیقه به دانش آموزان برای این کار زمان بدهید. از آن ها بخواهید روش ابداعی خود را به صورت مکتوب به شما ارائه نموده و نیز به صورت عملی آن را اجرا کنند. احتمالاً ایده های جالبی ارائه خواهد شد.

برای تهیه محلول آب و مایع ظرفشویی از دانش آموزان بخواهید 5 سی سی مایع ظرفشویی را با 20 سی سی آب ترکیب کرده و به آرامی هم زده تا مایع ظرفشویی در آب حل شود و کمترین کف در سطح مایع تشکیل گردد. پس از بررسی ایده های ارائه شده می توانید روش پیشنهادی را برای دانش آموزان توضیح داده تا انجام دهند. از آن ها بخواهید بورتی را به پایه بسته و داخل آن را با آب پر کنند. سطح آب داخل بورت را روی یکی از درجه های آن تنظیم کنند به نحوی که سطح تقعر آب روی خط درجه مماس باشد.

شیر بورت را چک کنید که سالم باشد و نشستی نداشته باشد. حال از دانش آموزان بخواهید که شیر بورت را به آرامی باز کرده تا آب به صورت قطره ای از بورت خارج شود. دانش آموزان باید تعداد قطرات را شمرده تا سطح آب داخل بورت یک درجه ( یک سی سی ) پایین بیاید. پس از اندازه گیری تعداد قطرات این کار را با محلول و صحت نتایج اطمینان حاصل شود.

بخشی از زمان کلاس (حدود 10 دقیقه) را به طرح سوالات بخش ارزیابی اختصاص دهید. خواندن توضیحات تکمیلی به شما کمک می کند. سعی کنید بحثی عمومی در گروه راه بیندازید.از بچه ها بخواهید اتفاقاتی که مشاهده کرده اند را تحلیل کنند. سوالاتی مطرح کنید تا بچه ها در پاسخ به آن ها فرضیه سازی کنند . نمونه هایی از این سوالات در بخش ارزیابی آمده.می توانید از آن ها کمک بگیرید.

4- توضیحات تکمیلی

پوسته ای که در سطح آب وجود دارد. مانع از ورود گوگرد به درون آب می شود و در برابر آن مقاومت می کند. این مقاومت را می توان هنگامی که گوگرد بر روی سطح آب قرار دارد به وضوح مشاهده نمود. سطح آب به داخل خمیده می شود. مایع ظرفشویی جزء مواد سورفاکتانت ( فعال سطحی ) می باشد که در اثر مجمع ملکول های آن در سطح مایع سبب اغتشاش سطح شده و نیروی کشش سطحی را کم می کند. به همین دلیل نوعی پارگی در پوسته سطح ایجاد شده و گوگرد سقوط می کند.

اساس خمیده شدن ( مقعر ) سطح آب درون بورت مربوط به نیروهای پیوستگی و چسبندگی می باشد. ملکول آب را به عنوان یک ملکول دو قطبی می شناسیم. این به دلیل شکل فضایی ملکول و فاصله قطب های ( نواعی ) مثبت و منفی آن می باشد.هیدروژن بار مثبت و اکسیژن بار منفی دارد. پیوند هیدروژنی یک پیوند ضعیف بین اتم هیدروژن یک ملکول و اتم الکترونگاتیو ملکول دیگر می باشد. لازم است هر دو ملکول قطبی باشند. پیوند هیدروژنی بین ملکول های آب برقرار می باشد. قطره آب بزرگتر است چرا که تعداد قطرات یک سی سی آب کمتر از تعداد قطرات یک سی سی محلول آب و مایع ظرفشویی می شود.

ارزیابی  از دانش آموزان انتظار می رود بتوانند به  سۆالات زیر را پاسخ دهند:

1- چرا گوگرد در آب سقوط نکرد؟

2- مایع ظرفشویی چه تأثیری بر سطح مایع می گذارد؟

3- چرا آب در داخل بورت به صورت یک سطح تقعر قرار می گیرد؟

4- آیا آب یک ملکول دو قطبی است؟

5- پیوند هیدروژنی چیست؟

6- قطره آب بزرگتر است یا محلول آب و مایع ظرفشویی؟

منابع بیشتر: شما می توانید با کلید واژگان ذیل در اینترنت به جستجو بپردازید:

Cohesive force

Adhesive force

Hydrogen bond

Dipole

بخش پروژه های دانش آموزی تبیان

تهیه: مهدی معینی - تنظیم: فاطمه گودرزی