Free Press

Zanurzmy się w badaniu życia i żywych organizmów z nowym zestawem eksperymentów naukowych z biologii dla dzieci! Wszystkie te eksperymenty są łatwe i proste do wykonania w domu lub w klasie, a wszystkie z nich są płynne lub oparte na wodzie, więc prawdopodobnie masz wszystko, czego potrzebujesz, aby wprowadzić te projekty naukowe w życie. Będziemy badać osmozę, chromatografię, homogenizację, transpirację, działanie kapilarne i parowanie.

Powiązane: Sprawdź nasze inne eksperymenty naukowe dla dzieci posty dotyczące fizyki i chemii!

Osmoza Misia Gumisia

„Solute” to ogólny termin, który odnosi się do cząsteczki rozpuszczonej w roztworze. W roztworze wody z solą, na przykład, cząsteczki soli są solutami. Im więcej soli umieścimy w roztworze, tym bardziej zwiększymy stężenie solutów.

Woda przemieszcza się z obszaru o niższym stężeniu solutów do obszaru o wyższym stężeniu solutów. Ten ruch cząsteczek wody nazywany jest „osmozą”. Aby zbadać proces osmozy i zaobserwować, jak to działa, możemy spojrzeć na to, co dzieje się z gumowymi misiami, gdy są one pozostawione do moczenia w różnych roztworach przez noc.

Co będzie potrzebne:

• Dwa pojemniki, takie jak miski, kubki lub słoiki
• Miarka
• Gummy bears
• Sól
• Woda
• Ruler

Kierunki

1. Do każdego z dwóch pustych pojemników dodaj ½ szklanki wody. Dodaj 1 łyżeczkę soli do jednego z pojemników i dobrze wymieszaj.

1. Wrzuć gumowego misia do każdego pojemnika i pozostaw na 8 godzin lub na noc.

1. Obserwuj, co się stało z każdym gumowym misiem. Porównaj gumisie ze sobą, a także z gumisiami, których nie pozostawiono do namoczenia na noc.

Co się dzieje?

Stężenie rozpuszczalników wewnątrz gumisiów jest wyższe niż stężenie rozpuszczalników w zwykłej wodzie. W rezultacie w naszym eksperymencie woda wpłynęła do gumisiów, powodując ich pęcznienie, i dlatego gumisie rosły przez noc.

Tak samo jest w przypadku gumisiów umieszczonych w roztworze wody z solą. Jednak różnica w stężeniu solutu nie była tak duża, więc mniej wody wpłynęło do gumijagód. Innymi słowy, potrzeba było mniej wody, aby zrównoważyć stężenie solutu wewnątrz i na zewnątrz gumisia. Tak więc, gumijagód w roztworze wody słonej wzrosła mniej niż niedźwiedź w zwykłym roztworze wody.

Możesz eksperymentować z różnymi stężeniami solutu, aby zobaczyć, jak to wpływa na wynik. Co się stanie, gdy dodasz dwa razy więcej soli do kąpieli wodnej na noc? Czy jest jakaś ilość soli, którą można dodać, aby gumowy miś pozostał tej samej wielkości?

Poznanie chromatografii

Chromatografia jest techniką używaną do oddzielania składników mieszaniny. Technika ta wykorzystuje dwie fazy – fazę ruchomą i fazę stacjonarną. Istnieje kilka rodzajów chromatografii, ale w tym eksperymencie zajmiemy się chromatografią papierową.

W chromatografii papierowej fazą stacjonarną jest bibuła filtracyjna. Faza ruchoma to ciekły rozpuszczalnik, który przemieszcza się po papierze filtracyjnym. Do tego eksperymentu użyjemy tuszu flamastra, aby zbadać jak działa chromatografia.

Co będzie potrzebne:

• Trzy przezroczyste pojemniki, takie jak szklanki do picia lub słoiki typu mason
• Filtry do kawy
• Alkohol do szorowania
• Olej roślinny
• Woda
• Marker rozpuszczalny w wodzie, dowolny kolor
• Marker Sharpie, dowolny kolor
• Rolka
• Ołówek

Wskazówki

1. Zaznacz jeden pojemnik literą „A,” drugi pojemnik literą „W,” a trzeci pojemnik literą „O.” Wypełnij dno pojemnika „A” alkoholem ściernym, pojemnika „W” wodą, a pojemnika „O” olejem roślinnym. Upewnij się, że płyn w każdym pojemniku podchodzi nie więcej niż ½ cala od dna.

1. Wyciągnij trzy filtry do kawy i odmierz 1 cal od dna. Zaznacz to miejsce, rysując linię ołówkiem. Zrób jedną kropkę na tej linii używając markera rozpuszczalnego w wodzie. Zrób to samo z markerem Sharpie.

1. Umieść jeden filtr do kawy w każdym pojemniku tak, aby dno filtra do kawy było zanurzone w rozpuszczalniku, ale rozpuszczalnik NIE DOTYKAŁ kropek tuszu markera. Rozpuszczalnik będzie się przemieszczał w górę filtra do kawy i obok kropek. Obserwuj, co dzieje się z kropkami, gdy rozpuszczalnik przesuwa się nad nimi.

Co się dzieje?

Podobne rozpuszcza podobne, więc substancje będą oddziaływać z rozpuszczalnikami, które są do nich podobne. Rozpuszczalny w wodzie tusz do markerów jest polarny, więc będzie oddziaływał z polarnymi fazami ruchomymi, takimi jak woda i alkohol. Gdy przesuwa się po nim niepolarny rozpuszczalnik, taki jak olej roślinny, nie będzie on oddziaływał, a zatem nie będzie się przesuwał.

Tusz do markerów Sharpie jest „trwały” w tym sensie, że nie można go zmyć wodą. Nie jest rozpuszczalny w wodzie. Kiedy jednak alkohol ścierny przesuwa się po nim, widzimy, że tusz Sharpie wchodzi z nim w interakcję. Dzieje się tak, ponieważ tusz Sharpie zawiera w sobie alkohole. Zgodnie z zasadą „podobne rozpuszcza podobne”, oddziałuje on z alkoholem do wycierania.

Używanie mleka barwionego krawatem do obserwacji homogenizacji

Molekuły w roztworze mają tendencję do łączenia się z innymi cząsteczkami, które są podobnie naładowane. Cząsteczki tłuszczu, na przykład, będą grupować się z innymi cząsteczkami tłuszczu. Mleko składa się z różnych rodzajów cząsteczek, w tym tłuszczu, wody i białka. W celu utrzymania tych cząsteczek z całkowicie oddzielając do tworzenia warstw, mleko przechodzi proces zwany homogenizacji.

Nawet po przejściu homogenizacji, jednak cząsteczki tłuszczu pływające swobodnie w roztworze będzie się razem, gdy mleko jest pozostawiony siedzi bez zakłóceń. Aby zwizualizować ten proces, i co się dzieje, gdy te cząsteczki są rozproszone, możemy użyć barwnika spożywczego i mydła do naczyń.

Co będzie potrzebne:

• Mleko pełnotłuste
• Mydło do naczyń
• 1 mała miska
• Waciki bawełniane

Kierunki

1. Wlej trochę mleka do małej miski. Nie potrzebujesz do tego dużo mleka, wystarczy tyle, aby wypełnić dno miski. Pozwól mleku osiąść tak, by jego powierzchnia była nieruchoma przed przejściem do Kroku 2.

1. Dodaj kroplę barwnika spożywczego do powierzchni mleka.

1. Zanurz wacik w mydle do naczyń i dotknij wacikiem powierzchni mleka, bezpośrednio przy kropli barwnika spożywczego. Co się dzieje z barwnikiem?

Co się dzieje?

Czy próbowałeś kiedyś zmieszać olej z wodą? Cząsteczki tłuszczu w oleju, podobnie jak te w mleku, są „hydrofobowe”, co oznacza, że nie lubią przebywać w pobliżu naładowanych cząsteczek, takich jak woda, i zrobią wszystko, co w ich mocy, aby trzymać się od nich z daleka. Aby to osiągnąć, zlepiają się razem. Ponieważ cząsteczki tłuszczu mają mniejszą gęstość niż woda, kuleczki tłuszczu unoszą się w górę i tworzą warstwę nad wodą. W naszym eksperymencie dodaliśmy barwnik spożywczy do tej warstwy kuleczek tłuszczowych.

Mydło do naczyń jest detergentem. Cząsteczki detergentu mają hydrofobowy koniec i hydrofilowy koniec. Z tego powodu są one w stanie utworzyć most pomiędzy cząsteczkami tłuszczu a cząsteczkami wody, powodując rozpad i rozproszenie kuleczek tłuszczu. To, co widzimy, gdy dodajemy mydło do naczyń, to właśnie rozproszenie kuleczek tłuszczu, które zabierają ze sobą barwnik spożywczy, dając w efekcie piękny, kolorowy wzór. Wynik jest bardziej dramatyczny, jeśli dodamy kilka kropel barwnika spożywczego i uwzględnimy różnorodność kolorów.

Powodowanie, że woda przemieszcza się poprzez działanie kapilarne

Papierowe ręczniki są zaprojektowane do szybkiego zbierania rozlanych płynów, pochłaniając dużo cieczy przy użyciu tylko kilku arkuszy. Ale co takiego jest w ręcznikach papierowych, że są tak chłonne? Odpowiedzią jest, po części, działanie kapilarne.

W tym eksperymencie zaobserwujemy, jak działanie kapilarne sprawia, że ręczniki papierowe są wydajne. Używając tylko ręczników papierowych i zasad rządzących działaniem kapilarnym, sprawimy, że woda będzie przemieszczać się z jednego pojemnika do drugiego.

Co będziesz potrzebował:

• 3 pojemniki (kubki lub słoiki)
• Woda
• Papierowe ręczniki
• Barwnik spożywczy

Kierunki

1. Ułóż trzy pojemniki w linii. Napełnij dwa pojemniki na obu końcach w około ¾ wodą. Dodaj kilka kropli barwnika spożywczego do każdego ze słoików. Jakiego koloru użyjesz, zależy od Ciebie, ale efekt będzie najlepszy, jeśli dwa kolory połączą się w trzeci kolor. (Na przykład – żółty i niebieski tworzą zielony.)

1. Złóż ręcznik papierowy na 4 wzdłuż. Umieść jeden koniec złożonego ręcznika papierowego w jednym z pojemników wypełnionych kolorową wodą (upewnij się, że koniec jest zanurzony w wodzie) i pozwól, aby drugi koniec zwisał do pustego pojemnika. Powtórz czynność używając drugiego ręcznika papierowego i pozostałego wypełnionego pojemnika.

1. Pozwól pojemnikom siedzieć przez cztery godziny. Sprawdź je po 1 godzinie, 2 godzinach i 4 godzinach. Co widzisz?

Co się dzieje?

Papierowe ręczniki są wysoce porowate. Pory te funkcjonują jak maleńkie rurki lub naczynia włosowate, które zasysają wodę. Umożliwiają to dwie właściwości. Pierwszą z nich jest przyleganie. Cząsteczki wody są przyciągane do ścianek naczyń włosowatych i „przyklejają się” do nich. W naszym eksperymencie jest to wzmocnione, ponieważ ręczniki papierowe zbudowane są z cząsteczek celulozy, które są bardzo atrakcyjne dla wody. Drugą właściwością jest kohezja. Cząsteczki wody lubią się do siebie przyklejać. Razem, te dwie właściwości pozwalają wodzie „podróżować” wzdłuż ręcznika papierowego wbrew grawitacji, przemieszczając się z jednego pojemnika i wpadając do drugiego.

Wydajne ręczniki papierowe są bardziej porowate niż mniej wydajne marki, co daje im wyższy stopień chłonności. Biorąc to pod uwagę, jak sądzisz, jak różniłby się postęp obserwowany w każdym punkcie czasowym, gdybyś używał ręczników papierowych niskiej jakości zamiast tych o wysokiej chłonności? Jak oczekiwałbyś zmiany koloru w środkowym słoiku, gdybyś użył mniej chłonnego ręcznika papierowego, aby niebieska woda mogła się przemieszczać, i bardziej chłonnego ręcznika papierowego, aby żółta woda mogła się przemieszczać?

Observing Xylem in Celery

Wszystkie rośliny potrzebują wody, aby przeżyć. W celu przemieszczania wody z gleby do pędów i liści, rośliny wykształciły system transportu wody. System ten nazywany jest „ksylemem”. Możemy zaobserwować ruch wody przez ksylem, umieszczając łodygi selera w zabarwionej wodzie. Kolorowa woda przemieszcza się przez łodygę i w górę do liści, czyniąc widoczną drogę wody przez ten system.

Czego będziesz potrzebować:

• Pojemnik, taki jak słoik lub wazon
• Seler
• Barwnik spożywczy
• Miarka
• Woda

Wskazówki

1. Do pustego pojemnika dodaj 1 szklankę wody. Dodaj 2 krople barwnika spożywczego do wody (lub jakkolwiek dużo potrzeba, aby osiągnąć pożądany kolor) i dobrze wymieszaj, aby wymieszać.

1. Wybierz łodygę selera, która ma liście przyczepione do góry. Odetnij około 1 cala od dołu łodygi.

1. Umieść łodygę pionowo w pojemniku, upewniając się, że spód łodygi jest zanurzony w wodzie.

1. Zostaw seler na noc. Obserwować co się dzieje. Wyjmij seler z wody i rozetnij go, aby lepiej przyjrzeć się drodze, jaką przebyła woda.

Co się dzieje?

Rośliny używają systemu zwanego ksylemem do pobierania wody z ziemi i transportowania jej przez pędy do liści. Proces ten jest pasywny, co oznacza, że nie wymaga żadnej energii, aby zaistnieć. To dlatego seler był w stanie podciągnąć wodę w ciągu nocy. Seler wciągnął kolorową wodę przez swoją łodygę za pomocą systemu transportowego ksylemu. Kolorowa woda podróżowała aż do liści, barwiąc je.

System transportowy ksylemu można zobaczyć wyraźniej, gdy seler jest cięty. Kolorowa woda zabarwia komórki ksylemu, czyniąc je widocznymi.

Jednym ze zjawisk, które napędza przepływ wody przez roślinę, jest transpiracja. Transpiracja to nazwa nadana procesowi, w którym woda wyparowuje z liści rośliny. Jak myślisz, co by się stało, gdybyśmy powtórzyli eksperyment, używając łodygi selera, której liście zostały odcięte? Spróbuj i zobacz!

How to Make it Rain Indoors

Jedną z właściwości wody jest to, że może ona istnieć w różnych fazach. Może istnieć jako ciecz, która jest formą najbardziej nam znaną, może również istnieć jako ciało stałe (lód) lub gaz (para wodna). W tym eksperymencie przeprowadzimy wodę przez dwie z jej faz – ciekłą i gazową. Będziemy obserwować, jak temperatura powoduje przechodzenie wody z jednej fazy w drugą. Pozwoli nam to lepiej zrozumieć, co dzieje się z wodą w przyrodzie i jaką rolę odgrywa temperatura w obiegu wody.

Co będziesz potrzebował:

• Duży pojemnik, taki jak słoik
• Płyta ceramiczna
• Woda
• Lód

Wskazówki

1. Podgrzej około ośmiu filiżanek wody do stanu zwykłego parowania. Można to zrobić na kuchence lub w mikrofalówce, ale kuchenka da ci większą kontrolę nad procesem ogrzewania.
2. Wlej wodę do słoika, aż będzie całkowicie wypełniony i pozwól mu usiąść na pięć minut. Spowoduje to podgrzanie słoika na potrzeby eksperymentu. Po pięciu minutach, wyrzuć wodę.
3. Dodaj tyle podgrzanej wody, aby wypełnić słoik mniej więcej do połowy. Przykryj otwór słoika talerzem, upewniając się, że para nie może się wydostać. Pozostaw słoik na 3 minuty. Obserwuj, co dzieje się z wodą w słoiku. Zanotuj wszelkie zmiany, jakie zauważysz.
4. Po upływie 3 minut połóż na talerzu obiadowym tyle lodu, aby pokrył jego powierzchnię. Obserwuj, co się dzieje ze słoikiem.

Co się dzieje?

Obieg wody jest odpowiedzialny za wytwarzanie deszczu. Ciekła woda paruje, wysyłając parę wodną do atmosfery. Kiedy para wodna dociera do chłodniejszego powietrza w górnych warstwach atmosfery, skrapla się z powrotem w kropelki wody, tworząc chmury. Jeśli zbyt dużo wody skondensuje się, lub jeśli temperatura stanie się chłodniejsza, skondensowana woda spadnie z powrotem na ziemię w postaci deszczu.

W tym eksperymencie powtórzyliśmy te warunki, aby wytworzyć „deszcz”. Po pierwsze, pozwoliliśmy podgrzanej wodzie utworzyć parę wodną wewnątrz słoika. Para wodna wypełniła przestrzeń pomiędzy powierzchnią wody a płytą. Następnie dodaliśmy lód do talerza, inicjując szybki spadek temperatury. Niższa temperatura spowodowała skraplanie się pary wodnej. Było to widoczne w postaci kropelek wody, które spływały po ściankach słoika. Tak właśnie powstaje deszcz. Zrobiliśmy deszcz wewnątrz naszego słoika!

Może ci się również spodobać ten scenariusz lekcji: Nauka o świecących zwierzętach – bioluminescencja czy biofluorescencja?

.