حباب های غول پیکر - جلسه چهارم
موضوع درس: قطره و حباب
اهداف جلسه: شامل اهداف رفتاری و آموزشی بررسی نقش کشش سطحی در تشکیل دو پدیده قطره و حباب
زمان عملیاتی: 60 دقیقه
وسایل لازم:
سیم مفتول
نخ کاموا
سینی یا تشت کوچک
روغن نباتی
آب
صابون
مایع ظرفشویی
روند کار
آزمایش 1 (زمان 20 دقیقه)
برای شروع این بخش بهتر است در مورد مطالبی که تا امروز آزمایش شده اند با دانش آموزان صحبت کنید. در خصوص آب می توانید مطالبی را یادآوری کرده و به آن ها بگویید:
قطره آب کوچک است، همین قطره کوچک از ذرات کوچکتری به نام مولکول تشکیل شده است. بین مولکول های آب نیرویی وجود دارد که آن ها را به یکدیگر متصل می کند. در سطح آب مولکول ها جذب یکدیگر می شوند و این جاذبه کمی بیشتر از آن چیزی است که برای مولکول های درون توده آب اتفاق می افتد، چرا که دیگر مولکولی از بالا وجود ندارد که نیرویی از طرف آن اعمال شود.
همان طور که مولکول های سطحی یکدیگر را جذب می کنند. تشکیل یک پوسته نامرئی را می دهند که ما به آن کشش سطحی می گوییم. آب دزدک و دیگر حشرات و حتی مارمولک ها می توانند به کمک همین پوسته بر روی آب راه بروند. برای مشاهده فیلم حرکت مارمولک ها بر روی آب (فیلم) را کلیک کنید. کشش سطحی آن قدر قوی هست که وزن آن ها را تحمل کند. هنگامی که این حشرات بر روی آب می نشینند روی سطح آب گودی پدید می آورند ولی هرگز نمی توانند سطح آب را پاره کنند.
حال بچه ها بگویید چرا آب به صورت قطره در می آید؟ قطره آب چرا کروی است؟
از دانش آموزان بخواهید دستان خود را به روغن نباتی (جامد یا مایع) آغشته کنند. از دانش آموزان بخواهید شیر آب را کمی باز کنند تا آب به آرامی از آن جاری شود. سپس دستان روغنی خود را زیر شیر آب بگیرند تا آب از روی دستانشان عبور کند. چه رخ می دهد. دانش آموزان باید به دقت این اتفاق را مشاهده و در موقع خود ثبت نمایند.
به قطرات آب تشکیل شده دقت کنید. آن ها چه شکلی دارند. حرکت آنها بر روی روغن ناشی از چیست؟ پس از توجه دادن دانش آموزان به این موارد از آن ها بخواهید دستان خود را با صابون بشویند. شستن دستان با صابون کاری است که روزانه چندین بار ممکن است انجام شود. اما این بار دانش آموزان باید به دقت این فرآیند را زیر نظر گرفته و مشاهدات خود را ثبت نمایند. پس از تحویل گرفتن مشاهدات دانش آموزان گزارش آن را برای مشاور پروژه ارسال کنید.
آزمایش 2 (زمان 20 دقیقه)
از دانش آموزان بخواهید مطابق شکل یک سیم مفتولی را به شکل حلقه ای به قطر 10 سانتی متر درآورده و یک دسته برای آن درست کنند. یک تکه نخ کاموا به طول 4 سانتی متر برداشته و دو سر آن را به هم گره بزنید. حلقه نخی ایجاد شده را به کمک چهار رشته نخ دیگر درون حلقه فلزی ثابت کنید.
ارزیابی (20 دقیقه)
1- در آزمایش 1، حین برخورد آب با دستان شما، مولکول های آب چه حالتی به خود گرفتند؟ چرا؟
2- علت کروی شدن آب و تشکیل قطرات کروی چیست؟
3- چرا صابون می تواند دستان شما را پاک کند؟ فرآیند شستشو چگونه توجیه می شود؟
4- در آزمایش 2، پدیده تشکیل شده چیست؟ اجزا آن کدام است؟
5- پس از ترکاندن یکی از حبابها چه تغییری در ساختار حلقه ایجاد شده؟ چرا؟
توضیحات تکمیلی
در آزمایش یک، به دلیل عدم وجود نیروهای چسبندگی بین مولکول های آب و روغن مولکول های آب به شکل گوی و قطره در می آیند. اما چرا گوی و قطره، علت آن وجود نیروی پیوستگی و کشش سطحی بین مولکول های آب می باشد که بواسطه آن مولکول های آب تمایل پیدا می کنند به حداقل سطح ممکنه دست پیدا کنند. حداقل سطح سبب ایجاد حداقل انرژی شده و پایداری را سبب می شود در بین اشکال هندسی کره کمترین سطح را دارد و بنابراین از این طریق می توانیم کروی شدن قطرات آب را توجیه نمود.
صابون به عنوان یک ماده سورفاکتانت می تواند لکه های چربی را پاک نماید. برای اطلاع بیشتر پیوست 4 را مطالعه نمایید.
در آزمایش 2، حباب تشکیل می شود. حباب در اثر کاهش کشش سطحی آب بوسیله مایع ظرفشویی پدید می آید. ساختار حباب عبارت است از مولکول های هوا به دام افتاده در یک لایه مایع. در اصل در این آزمایش دانش آموزان یک غشا مایع تشکیل می دهند. کاهش کشش سطحی سبب می شود نیروی پیوستگی بین مولکول های آب تحت تاثیر قرار گرفته و غشا تشکیل شود. این نیروهای پیوستگی در ساختار غشا مایع نیز وجود دارندو پس از ترکانیدن یکی از غشاء ها می توان وجود این نیروها را مشاهده نمود.
ارزیابی انتظار می رود در پایان این جلسه بچه ها پاسخ سوال های بخش ارزیابی را بدانند.
منابع بیشتر جستجوی منابع:
برای درک اطلاعات بیشتر می توانید پیوست 4 را مطالعه و در اینترنت با کلید واژگان زیر جستجو نمایید.
Soap Film, bubble, surfactant
مطالب مرتبط:
حباب های غول پیکر - جلسه چهارم
بخش پروژه های دانش آموزی تبیان تهیه: مهدی معینی - تنظیم: فاطمه گودرزی
