2. Miért jó barátunk a Nap?
Építsük meg a fotoszintézis fáját!
Hőbontás kálium-permanganáttal
Kormozott üveg készítése gyertyalánggal
2.Miért jó barátunk a Nap?
Feladat neve:
Vízbontás
Korosztály:
12 – 14 éves
Szükséges eszközök:
- vízbontó készülék
- csapvíz
- elektromos egyenáram vagy tápegység
- lehetõség szerint napelem
- hurkapálca
- gyufa
- borszeszégõ
- kémcsõ
- (esetleg egyetlen 9V szárazelem, mint elektromos egyenáramforrás)
Idõkeret:
8 perc
Leírás - megvalósítás:
Bár a vízbontás közvetlenül nem kapcsolódik a napozás témaköréhez, ha a fotoszintézist, mint az élet körforgásának egyik mozgatórugóját, a napenergia felhasználásának egyik csodáját kívánjuk a 7 – 8. évfolyamos diákokkal megértetni, elengedhetetlen összefüggéseiben a következõ kísérletet is elvégezni. Az elõzetesen ellenõrzött, sérülésmentes, megfelelõen mûködõ vízbontó készülék bemutatása és rövid tanári magyarázattal történõ ismertetése után töltsük fel csapvízzel a készüléket. (Nagyon kevés konyhasó hozzáadásával gyorsítható a késõbbi folyamat.) A feltöltés után bekapcsoljuk az egyenáramot, amit vagy megfelelõen csatlakoztatott szárazelem, vagy a készülékhez tartozó tápegység, legjobb esetben egy napelem-cella segítségével nyerhetünk. Ha csak egy szárazelem áll rendelkezésünkre, egyszerûen a vízbe dobva, buborékolás, tehát a zöldalgás kísérlethez hasonlóan gázképzõdés figyelhetõ meg. A megfigyelés után azonnal távolítsuk el a szárazelemet a vízbõl! Tápegység segítségével semmiképpen se próbálkozzunk ilyen módon, mert komoly balesetveszéllyel, áramütés veszélyével járhat! Kisebb feszültségû napelem esetében megpróbálható… A kísérlet elvégzése közben párhuzamot vonhatunk a zöldalgás kísérlettel, a keletkezõ gázok kimutatásával bebizonyítható az oxigén jelenléte. Figyeljünk, hogy mindig az egy térfogatarányban keletkezõ oxigéngáz kimutatásával kezdjünk, a két térfogatarányban keletkezõ hidrogéngáz robbanásveszélyes, nyílt lángot használni közelében tilos! A hidrogént majd külön, szájával lefelé fordított kémcsõben kell felfogni (a legkisebb sûrûségû gáz), utána a kémcsõben összegyûlt gázt tarthatjuk nyílt láng (borszeszégõ lángja) közelébe, ahol a levegõben található oxigénnel keveredve, durranógáz keveréket alkotva egy pukkanás (robbanás) kíséretében visszaalakul vízzé. Az oxigén kimutatása parázsló pálca segítségével, elõzetesen meggyújtott hurkapálca parázsló végének közelítésével történik. A parázsló pálca az égést tápláló tiszta oxigéngáz hatására lángra lobban.
Visszautalás: a zöldalgák oxigéntermelésére végzett kísérlethez. Bemutatható, hogy a zöld növényekben a fotoszintézis elsõ részlépéseként lejátszódó fotolízis (napenergia felhasználásával megvalósuló vízbontás), elektromos energia felhasználásával, mesterségesen is megvalósítható. A kísérletsorozat együttes elvégzése jobban segít megérteni, kémiai összefüggéseiben láttatni a napenergia és az élet kapcsolatát a felsõ tagozatos korosztály számára. Kapcsolódás: további érdekességként elvégezhetõ a hõenergia segítségével megvalósuló „oxigéntermelés” is: kálium-permanganát hõbontása.
Vissza
2.Miért jó barátunk a Nap?
Feladat neve:
Csontépítõ gép
Korosztály:
9 – 14 éves
Szükséges eszközök:
- feladatlap/fõ
- íróeszköz/fõ
Idõkeret:
5 perc
Leírás - megvalósítás:
„Csontépítõ gép készítése”:
Mi kell az erõs, ép, egészséges csontok kialakulásához? Sorolj fel legalább négy feltételt!
Megoldás: magas kalcium tartalmú ételek, megfelelõ mennyiségû /zsírban oldódó/ D vitamin, csekély – mértékletes napozás, rendszeres testmozgás
Vissza
2.Miért jó barátunk a Nap?
Feladat neve:
Építsük meg a fotoszintézis fáját!
Korosztály:
9 – 11 éves
Szükséges eszközök:
Papírlapok a következõ feliratokkal: víz: H-H-O (a vízben a Hidrogén- és oxigénatomok papírlapjait cérnával kössük össze); szén-dioxid: COO
Idõkeret:
12 perc
Leírás - megvalósítás:
Készítsünk ki két papírt ’víz: H-H-O’ és ’szén-dioxid: COO’ felirattal! Alkossunk kört a gyerekekkel! Kérjünk meg néhány gyereket, hogy elevenítsék meg egy fa törzsét a testükkel! Emeljék fel a kezeiket, és nyitott tenyérrel mutassák az ágakat és a leveleket! Ezután hangsúlyozzuk, hogy a fa elpusztul gyökerek nélkül! Ekkor kérjünk meg néhány gyereket, hogy legyenek a fa gyökerei. Feküdjenek a szõnyegre, lábaikkal a fa törzsét érintve. Kérdezzük meg a gyerekeket, hogy mi a gyökerek feladata! Majd kérjük meg a gyökereket megelevenítõ gyerekeket, hogy csináljanak úgy, mintha vizet vennének fel a talajból, szívó hangokat hallatva. A gyökerekbõl a törzsön át a víz a levelekhez jut. Adjunk egy ’víz: H-H-O’ feliratú papírt az egyik levelet alkotó kézbe! Mozgassuk a ’szén-dioxid: COO’ feliratú papírt körbe-körbe a tanteremben! A szén-dioxidot felveszik a levelek. Adjuk hát ezt a papírt is az egyik levelet alkotó kézbe! Kérjünk meg egy gyereket, hogy elevenítse meg a Napot! Magyarázzuk el egyszerû nyelven a gyerekeknek, hogy a Nap szolgáltatja az energiát ahhoz, hogy a fa a víz elbontásával, a vízbõl származó hidrogénbõl valamint a szén-dioxidól cukrokat építsen. Ez a cukor a fa tápláléka. Kérjük meg a Napot megelevenítõ gyereket, hogy vágja le a két hidrogént a ’víz: H-H-/-O’ feliratú papírról, és fûzze hozzá a ’szén-dioxid:COO’ feliratú papírhoz! Magyarázzuk el, hogy a ’víz: O’ feliratú papíron maradt maradék oxigénre a fának már nincsen szüksége, ezért kibocsátja a levegõbe! Kérjük meg a papírt tartó, levelet alkotó gyereket, hogy dobja jó magasra a levegõbe a papírt! Összegzésként mondjuk el, hogy ezen átalakítás, azaz a fotoszintézis során a felvett szén-dioxid beépül a raktározandó táplálékba (pl. szõlõcukor - keményítõ), a víz elbontásából megmaradó oxigén pedig kibocsátásra kerül a környezetbe, ami jó dolog, mivel a legtöbb élõlény oxigén nélkül nem tud létezni.
A feladat megvalósítása a fotoszintézis lényegének leegyszerûsített formában történõ megértésében segít. A gyerekek megértik, hogy a növények, jelen esetben a fák hogyan használják fel a Nap energiáját a cukor és az oxigén termelésére. Az aktív szerepjáték segítségével a külsõ mozgásformák segítik az interiorizációt, az ismeretanyag elmélyítését.
Vissza
2.Miért jó barátunk a Nap?
Feladat neve:
Fotoszintézis – zöldmoszatok
Korosztály:
7 - 14 éves
Szükséges eszközök:
- petri csésze vagy kiöblített (világos színû) lapos mûanyagpohárka
- csapvíz
- zöldmoszat (elõzetesen tópartról beszerezni)
- hurkapálca
- gyufa
Idõkeret:
5 perc (elõkészítése: 20 – 30 perccel a megfigyelés elõtt)
Leírás - megvalósítás:
Elõzetesen gyûjtsünk egy közeli tópartról zöldmoszatot, ha erre nincs lehetõségünk, próbálkozhatunk egy kisállatkereskedés akváriumi részlegének felkeresésével is. A beszerzett zöldmoszatot tegyük friss, langyos csapvízbe, majd tegyük ki napfényre, vagy világítsuk meg erõs, szórt fehér fénnyel. Célszerû a kísérletet elõzetesen, akár fél órával a megfigyelés elõtt felvezetni, majd a tapasztalatokat késõbb visszatérve megállapítani, kérdéseket, magyarázatot hozzáfûzni. Kb. 10 – 20 perc elteltével buborékképzõdést kell tapasztalnunk a moszatcsomó környékén, ami gázképzõdésére utal. Ha feltesszük a kérdést, melyik gáz lehet a buborékokban, a gyerekek azonnal rá fogják vágni, hogy az oxigén, és ezzel máris visszacsatoltunk a fotoszintézishez, a jelenlegi Földi élet számára nélkülözhetetlen biokémiai folyamathoz. Alsó tagozatosoknál a „fotoszintézis fája” játék után végezzük el a kísérletet és tegyük fel a kérdést: honnan származhat az oxigén? Az ügyesebbek tudni fogják, hogy a vízbõl. Rávezethetjük a gyerekeket, ha végigvizsgáltatjuk velük, hogy mivel került a növény kapcsolatba (levegõ, víz, napfény). Hangsúlyozzuk ki újra, hogy a víz bontásához szükséges energiát a napfény szolgáltatja! Felsõ tagozatban is tovább vihetjük a gondolkodást a keletkezõ gáz kimutatásának irányába. Kémiailag az oxigéngáz égést tápláló tulajdonságát ismerve bebizonyíthatjuk, hogy a kérdéses gáz valóban az oxigén. Egy elõzetesen meggyújtott hurkapálcán hozzunk létre hosszabb parázsló szakaszt, majd a parázsló pálcát a buborékok közelébe tartva a parázs kisebb felizzását kell tapasztalnunk, hiszen az oxigén hatására az égés intenzívebbé válik. Ne várjuk, hogy a pálca lángra lobbanjon, mert a csekély oxigénmennyiség éppen csak egy enyhe felizzásra elegendõ, sõt, ügyeljünk a víz közelségére, mert ebben az esetben éppen az ellenkezõje fog a várt eredménynek beigazolódni!
Kérdezzünk rá: Miért olyan fontos az élõlények számára az oxigéngáz? A 7 – 8. osztályosokkal végig tudjuk vinni a gondolatmenetet az égés --- lassú égés --- táplálék elégetése --- szervezet energiatermelése irányában. Mindezekhez az égéshez nélkülözhetetlen oxigéngáz szükséges. Kisebbeknél elégedjünk meg az égés --- táplálék elégetése összefüggéssel. Visszautalás, ill. kapcsolódás az elsõ fejezet ózont bemutató és elõállító kísérletéhez: kémiai bomlás – energia befektetés hatására. (Itt vízbontás a napenergia hatására.)
A természetben végzett terepmunka esetében még hitelesebb és látványosabb a megfigyelés. Ha nem sikerülne az oxigéngáz kimutatása, kapcsolódjunk a vízbontást bemutató vagy az oxigént hõbontással elõállító következõ kísérletekhez!
Vissza
2.Miért jó barátunk a Nap?
Feladat neve:
Hõbontás kálium – permanganáttal
Korosztály:
12 – 14 éves
Szükséges eszközök:
- kémcsõ
- kémcsõfogó
- borszeszégõ
- gyufa
- hurkapálca
- kálium-permanganát
- vegyszereskanál
Idõkeret:
6 perc
Leírás - megvalósítás:
Bár a vízbontás és ez a kísérlet közvetlenül nem kapcsolódik a napozás témaköréhez, ha a fotoszintézist, mint az élet körforgásának egyik mozgatórugóját, a napenergia felhasználásának egyik csodáját kívánjuk a 7 – 8. évfolyamos diákokkal megértetni, elengedhetetlen összefüggéseiben a következõ kísérletet is elvégezni. További jó alapot fognak szolgáltatni a megfigyelések és a logikai kapcsolatok az ózon keletkezésének megértéséhez is! Elsõként figyeljük meg a kémcsõbe vegyszereskanál segítségével, négy – öt kiskanálnyi mennyiségben adagolt kálium–permanganát fizikai tulajdonságait: (lilásszürke színû, szagtalan, szilárd anyag)! A képletének felírásával: (KMNO4 ) felhívhatjuk a figyelmet a benne kémiai kötésben jelen lévõ oxigénre. Gyújtsuk be a borszeszégõt, majd elsõként a hurkapálca meggyújtásával és legyezgetéssel történõ eloltásával próbáljunk meg egy hosszabb parázsló részt kialakítani a pálcika végén! Közvetlenül utána a kémcsövet stabilan egy kémcsõfogóba helyezve, a borszeszégõ lángjában kezdjük el hevíteni, hogy a benne lévõ szilárd anyag elbomolhasson! Óvatosan mozgassuk a kémcsövet a lángban! Közben pattogó hangot kell hallanunk, ami a hõbontás eredményeként felszabaduló oxigéngáz távozásának jele. Rövid hevítés után (1-2 perc) a kémcsövet emeljük ki a lángból, és a parázsló pálcát közelítsük a kémcsõ belsejébe! Lassan tegyük, így látnunk kell, ahogyan az égést tápláló oxigéngáz hatására a parázs elõbb felizzik, majd a pálcika lángra lobban, sõt hevesen égni kezd. Ha szükséges, közben helyezzük vissza a kémcsövet a borszeszégõ lángjába, hogy újra megfelelõ mennyiségû oxigéngáz képzõdjön! Ne feledkezzünk meg a kémcsõ mozgatásáról, nehogy túlhevüljön és igyekezzünk a parázsló pálcát is megfelelõ állapotban, startra készen tartani! A kémcsõ száját végig úgy tartsuk, hogy ne okozhasson balesetet, azaz se a gyerekek, se magunk, se gyúlékony tárgyak felé ne tartsuk! A legjobb, ha a tábla felé mutat!
Visszautalás a zöldalgák oxigéntermelésére és a vízbontásra végzett kísérletekhez. Bemutatható, hogy hõenergia felhasználásával is elõ lehet idézni kémiai bomlással járó folyamatokat. Oxigéngáz állítható elõ minden vegyületmolekulájában oxigénatomot megkötõ anyagból a megfelelõ energiamennyiség (napenergia, elektromos energia, hõenergia) befektetése esetén (vízbõl – H2O, kálium–permanganátból – KMnO4).
Visszautalás, hogy az oxigénbõl ózon keletkezés folyamatának elsõ részlépése, az oxigénmolekula oxigénatomokra esése is egy kémiai bomlás eredménye, amihez az energiát a számunkra oly káros, nagy energiájú UV-sugárzás szolgáltatja a magasban. (Visszautalás az ózon kísérleti elõállítására: 1. fejezet.)
Vissza
2.Miért jó barátunk a Nap?
Feladat neve:
Kormozott üveg készítése gyertyalánggal
Korosztály:
10 – 14 éves
Szükséges eszközök:
- kistálca/fõ
- gyertya/fõ
- doboz gyufa
- üveglap/fõ
- fehér mûanyag háttérlap
- nap – védõszemüveg (napfogyatkozáshoz használt)
Idõkeret:
15 perc
Leírás - megvalósítás:
Kérjük fel a gyerekeket, hogy önálló munkában (5 perc alatt) gondoljanak ki rövid történeteket, amiket árnyjáték formájában elõ tudnak adni! Közben készítsük elõ a szükséges eszközöket… Készítsük elõ a tálcákat és a gyertyákat minden diák részére! Mutassuk be a teendõket, és a kivitelezés egyszerûsége ellenére fokozottan figyeljünk a tûz- és balesetveszélyes mozzanatokra! A gyertya meggyújtása és rögzítése után eljátszatjuk a gyerekekkel az elõzetesen kigondolt árnyjáték-ötleteket jelentkezéses alapon, röviden szórakoztathatják egymást a fehér háttér elõtt. Ezután a bekészített üveglapokat a gyertya lángja fölé tartva, óvatosan végeztessük el a kormozást. Közben hívjuk fel a figyelmet – rávezetõ kérdések segítségével – a gyertya által kibocsátott fény- és hõsugárzásra: Mi történik a viaszgyertyával? (meggyújtjuk, elég) Mit tapasztalunk az égés közben? Közelítsd a kezedet a gyertyaláng felé… (világít – fénysugárzás és meleget ad – hõsugárzás) Mi történik a viasszal? (elfogy, átalakul) Hová lesz a viasz? (égés közben anyaga átalakul égési gázokká, korommá és energiává) Tudunk egy hasonlóan mûködõ, de jóval hatalmasabb méretû példát mondani a természetbõl? (a Nap) Melyik anyag található a Napban a viasz helyett? (a hidrogén) Itt hívjuk fel a figyelmet arra a tényre, hogy a Nap belsejében lezajló folyamatok jóval bonyolultabbak az egyszerû égésnél! A korosztályra való tekintettel a részletekbe itt ne menjünk bele. (5 perc) Ezután a kormozott üveglap segítségével megfelelõ elõvigyázatossággal rövid idõre belenézhetünk a Napba. Figyeljünk, hogy a korom alaposan, megfelelõ vastagságban fedje be az üveglapot, ügyeljünk, hogy csak sérülésmentes felületen keresztül, rövid idõre próbálkozzanak a gyerekek! Még jobb, ha egy elõre bekészített védõszemüveget (nem napszemüveg!) alkalmazunk a napkorong megszemlélésére. (5 perc)
A feladat megvalósítása közben az árnyjáték a ráhangolódásban, a korombevonat készítése a motivációban, tevékenykedtetésben, az energiaképzõdés formáinak megtapasztalásában (fény, meleg /hõ/), a napkorong megszemlélése pedig a saját készítésû eszköz felhasználásának örömében, a Nap, mint fényt és hõt sugárzó égitest közvetlen megfigyelésében, a téma közelebb hozásában segít.
Vissza
2.Miért jó barátunk a Nap?
Feladat neve:
Meleg levegõ – a szél kialakulása
Korosztály:
7 – 14 éves
Szükséges eszközök:
- vékony teafilter
- gyufa
- tálca
- /elõvigyázatosságból: oltóvíz (pohár víz), rongy/
Idõkeret:
3 perc
Leírás - megvalósítás:
Elõzetesen két – három használatlan teafiltert (csak a nagyon vékony filterek jók! pl.: Spar kamillatea filtere) elõkészítünk. Érdemes elõtte tesztelni õket, hogy valóban be tudjuk–e mutatni a segítségükkel a kívánt hatást, mert elõfordulhat, hogy egyszerûen csak elégnek és nem történik semmi. A csomagolásból elõvett teafiltert felül el kell vágni, a tartalmát ki kell üríteni (a teakeverék akár fel is használható, csak fogyasztás elõtt az oldatot le kell szûrni). A kiürített filtert középen, ahol a dupla „papírzsákocska” kapcsolódik, szintén el kell vágni, de ügyelve, hogy a filter itt ne nyíljon szét! A szétnyitott oldallal lefelé, kissé kitágítva kell az asztalra tenni, elõször tûzálló felületre, csak sikeres próba esetén szabad az asztallapon folytatni, itt is figyelve a tûzveszélyre. Ha kellõen vékony a filter, miközben fentrõl – lefelé elég a vékony papír, elegendõ hõ termelõdik, hogy mielõtt teljesen elégne az asztallapig, a parázsló maradványokat a levegõbe emelje. Ez egyben látványos, motiváló, mégis nagyon egyszerû módja annak, hogy bemutassuk a szél, mint légáramlás kialakulásának körülményeit. A napsugarak hatására, a földfelszín közelében felmelegedõ meleg levegõ felszáll, helyébe hideg levegõ áramlik. Így alakul ki Földünkön a szél (felszíni levegõáramlás).
A kísérlet kapcsolható a bevezetõ fejezetekhez (1 – 2. fejezet), mert közvetve, de nagyon egyszerûen és látványosan mutatja be a Nap Földünkre gyakorolt legfontosabb hatását, a napenergia körfolyamatokat fenntartó erejét. A víz körforgása, a szél kialakulása, a széljárások, a tengeráramlatok, mind a földfelszínre érkezõ eltérõ mennyiségû napenergiából adódó hõmérséklet-különbségeken, ill. kiegyenlítõdésükön alapuló körfolyamatok. Fontosságuk az élet szempontjából kiemelkedõ.
Vissza
2.Miért jó barátunk a Nap?
Feladat neve:
Napenergia – szárítás – víz körforgása
Korosztály:
9 – 14 éves
Szükséges eszközök:
- víz
- denaturált szesz
- két ruhadarabka
- „napfény”
Idõkeret:
2 – 10 perc
Leírás - megvalósítás:
Két kisebb ruhadarabkát (rongyot) áztassunk át, az egyiket vízzel, a másikat denaturált szesszel. A denaturált szesz esetén figyeljünk, hogy kellemetlen szaga miatt szükséges szellõztetni és tûzveszélyessége miatt óvatosabban bánjunk vele! A két ruhadarabkát adjuk körbe, tapintással gyõzõdjön meg mindenki arról, hogy nedvesek! Tegyük ki mindkettõt a napra, majd néhány perc elteltével újra vizsgáljuk meg õket! A denaturált szeszes ruhadarabka néhány perc alatt megszárad, mert illékonyabb (alacsonyabb forráspontú) anyagának elpárologtatásához kevesebb (nap)energia elegendõ. A vizes ruha is, igaz lassabban, több idõ elteltével, több (nap)energia felhasználásával, de megszárad. A víz nem eltûnik, hanem egyszerûen vízgõzzé alakul (halmazállapot változás). A fizikai változás visszafordítható (lecsapódás), ezt legegyszerûbben egy közelben lévõ hideg ablakfelületre leheléssel, az oda lecsapódó vízpárával szemléltethetjük. A víz körforgása is ezeken az alapvetõ halmazállapot-változásokon alapul, amelyeket a napenergia tart állandó mozgásban.