Free Press

Să ne scufundăm în studiul vieții și al organismelor vii cu un nou set de experimente de biologie pentru copii! Toate acestea sunt ușor și simplu de făcut acasă sau în sala de clasă și toate sunt pe bază de lichide sau apă, așa că probabil că veți avea la îndemână tot ce vă trebuie pentru a da viață acestor proiecte științifice. Vom explora osmoza, cromatografia, omogenizarea, transpirația, acțiunea capilară și evaporarea.

Relaționat: Consultați și alte articole despre experimente științifice pentru copii despre fizică și chimie!

Osmoza ursuleților gumați

„Solut” este un termen general care se referă la o moleculă dizolvată într-o soluție. Într-o soluție de apă sărată, de exemplu, moleculele de sare sunt soluturi. Cu cât punem mai multă sare în soluție, cu atât mai mult creștem concentrația de soluturi.

Apa se deplasează dintr-o zonă cu o concentrație mai mică de soluturi către o zonă cu o concentrație mai mare de soluturi. Această mișcare a moleculelor de apă se numește „osmoză”. Pentru a examina procesul de osmoză și pentru a observa cum funcționează, putem observa ce se întâmplă cu ursuleții gumați atunci când sunt lăsați la înmuiat în diferite soluții peste noapte.

De ce veți avea nevoie:

• Două recipiente, cum ar fi boluri, căni sau borcane
• Cupa de măsurat
• Oursuleți gumate
• Sare
• Apă
• Rigla

Direcții

1. Adaugați ½ cană de apă în fiecare dintre cele două recipiente goale. Adăugați 1 linguriță de sare în unul dintre recipiente și amestecați bine.

1. Puneți un ursuleț de gumă în fiecare recipient și lăsați-l 8 ore sau peste noapte.

1. Observați ce s-a întâmplat cu fiecare ursuleț de gumă. Comparați ursuleții de gumă între ei și, de asemenea, cu un ursuleț de gumă care nu a fost lăsat la înmuiat peste noapte.

Ce se întâmplă?

Concentrația de substanțe solubile din interiorul ursulețului de gumă este mai mare decât concentrația de substanțe solubile din apa simplă. Ca urmare, în experimentul nostru, apa a pătruns în interiorul ursulețului gumat făcându-l să se umfle și de aceea ursul gumat a crescut peste noapte.

Același lucru este valabil și pentru ursul gumat plasat în soluția de apă sărată. Cu toate acestea, diferența de concentrație a solutului nu a fost la fel de mare, astfel încât mai puțină apă a intrat în ursulețul de gumă. Cu alte cuvinte, a fost nevoie de mai puțină apă pentru a echilibra concentrația de solut în interiorul și în exteriorul ursulețului gumat. Astfel, ursulețul gumat din soluția de apă sărată a crescut mai puțin decât ursulețul din soluția de apă plată.

Puteți experimenta cu diferite concentrații de solut pentru a vedea cum afectează rezultatul. Ce se întâmplă când adăugați de două ori mai multă sare în baia de apă peste noapte? Există vreo cantitate de sare care poate fi adăugată pentru ca ursul gumatic să păstreze aceeași dimensiune?

Explorarea cromatografiei

Cromatografia este o tehnică folosită pentru a separa componentele unui amestec. Tehnica utilizează două faze – o fază mobilă și o fază staționară. Există mai multe tipuri de cromatografie, dar în acest experiment, vom analiza cromatografia pe hârtie.

În cromatografia pe hârtie, faza staționară este hârtia de filtru. Faza mobilă este solventul lichid care se deplasează peste hârtia de filtru. Pentru acest experiment, vom folosi cerneala marker pentru a examina modul în care funcționează cromatografia.

De ce veți avea nevoie:

• Trei recipiente transparente, cum ar fi pahare de băut sau borcane de mason
• Filtre de cafea
• Alcool de frecare
• Ulei vegetal
• Apă
• Marker solubil în apă, orice culoare
• Marker Sharpie, orice culoare
• Rigla
• Creion

Direcții

1. Marcați un recipient cu un „A”, un al doilea recipient cu un „W” și un al treilea recipient cu un „O”.” Umpleți partea de jos a recipientului „A” cu alcool pentru frecare, recipientul „W” cu apă, iar recipientul „O” cu ulei vegetal. Asigurați-vă că lichidul din fiecare recipient nu iese la mai mult de ½ inch de la fund.

1. Scoateți trei filtre de cafea și măsurați 1 inch de la fund. Marcați acest punct trasând o linie cu creionul. Faceți un punct pe această linie folosind markerul solubil în apă. Faceți același lucru cu markerul Sharpie.

1. Puneți un filtru de cafea în fiecare recipient astfel încât partea de jos a filtrului de cafea să fie scufundată în solvent, dar solventul NU atinge punctele de cerneală de marker. Solventul se va deplasa în sus pe filtrul de cafea și va trece pe lângă puncte. Urmăriți ce se întâmplă cu punctele pe măsură ce solventul se deplasează peste ele.

Ce se întâmplă?

Cele asemănătoare se dizolvă cu cele asemănătoare, astfel încât substanțele vor interacționa cu solvenții care le sunt asemănători. Cerneala marker solubilă în apă este polară, deci va interacționa cu faze mobile polare, cum ar fi apa și alcoolul. Când un solvent nepolar, cum ar fi uleiul vegetal, se deplasează peste ea, nu va interacționa și, prin urmare, nu se va deplasa.

Cerneala de marker este „permanentă”, în sensul că nu poate fi spălată cu apă. Nu este solubilă în apă. Cu toate acestea, atunci când alcoolul de frecare se mișcă peste ea, vedem că cerneala Sharpie interacționează cu ea. Acest lucru se datorează faptului că cerneala Sharpie conține alcooli. Urmând principiul „similarul dizolvă similarul”, aceasta interacționează cu alcoolul de frecat.

Utilizarea laptelui vopsit pentru a observa omogenizarea

Moleculele dintr-o soluție au tendința de a se agrega cu alte molecule care sunt încărcate în mod similar. Moleculele de grăsime, de exemplu, se vor grupa împreună cu alte molecule de grăsime. Laptele este alcătuit din diferite tipuri de molecule, inclusiv grăsimi, apă și proteine. Pentru a împiedica aceste molecule să se separe complet și să formeze straturi, laptele este supus unui proces numit omogenizare.

Chiar și după ce a fost supus omogenizării, totuși, moleculele de grăsime care plutesc libere în soluție se vor aduna atunci când laptele este lăsat să stea nemișcat. Pentru a vizualiza acest proces și ceea ce se întâmplă atunci când aceste molecule sunt dispersate, putem folosi coloranți alimentari și săpun de vase.

De ce veți avea nevoie:

• Lapte integral degresat
• Săpun de bucătărie
• 1 castron mic
• Cuvele de bumbac

Direcții

1. Vărsați puțin lapte într-un castron mic. Nu aveți nevoie de mult lapte pentru acest lucru, doar cât să umpleți partea de jos a bolului. Lăsați laptele să se așeze astfel încât suprafața laptelui să fie nemișcată înainte de a trece la pasul 2.

1. Adaugați o picătură de colorant alimentar la suprafața laptelui.

1. Îmbibați un tampon de bumbac în săpun de vase și atingeți tamponul de suprafața laptelui, direct adiacent la picătura de colorant alimentar. Ce se întâmplă cu colorantul alimentar?

Ce se întâmplă?

Ați încercat vreodată să amestecați ulei și apă? Moleculele de grăsime din ulei, la fel ca și cele din lapte, sunt „hidrofobe”, ceea ce înseamnă că nu le place să se afle în apropierea moleculelor încărcate, cum ar fi apa, și vor face tot ce le stă în putință pentru a se ține departe de ele. Pentru a realiza acest lucru, ele se aglomerează. Deoarece moleculele de grăsime sunt mai puțin dense decât apa, globulele de grăsime plutesc în sus și formează un strat deasupra apei. În experimentul nostru, am adăugat colorant alimentar la acest strat de globule de grăsime.

Săpunul de bucătărie este un detergent. Moleculele de detergent au un capăt hidrofob și un capăt hidrofil. Din acest motiv, ele sunt capabile să formeze o punte între moleculele de grăsime și moleculele de apă, determinând globulele de grăsime să se spargă și să se disperseze. Ceea ce observăm atunci când adăugăm săpunul de vase este această dispersie a globulelor de grăsime, antrenând colorantul alimentar cu el și rezultând un model frumos de tip tie-dyed. Rezultatul este mai spectaculos dacă adăugați mai multe picături de colorant alimentar și includeți o varietate de culori.

Făcând ca apa să se deplaseze prin acțiune capilară

Servețelele de hârtie sunt concepute pentru a strânge rapid deversările, absorbind o mulțime de lichid cu doar câteva foi. Dar ce anume au prosoapele de hârtie care le face atât de absorbante? Răspunsul este, în parte, acțiunea capilară.

În acest experiment, vom observa cum acționează acțiunea capilară pentru a face prosoapele de hârtie eficiente. Folosind nimic altceva decât prosoape de hârtie și principiile care guvernează acțiunea capilară, vom face ca apa să călătorească dintr-un recipient în altul.

Ce vă trebuie:

• 3 recipiente (pahare sau borcane)
• Apă
• Șervețele de hârtie
• Colorant alimentar

Direcții

1. Aliniați cele trei recipiente. Umpleți cele două recipiente de la fiecare capăt cu aproximativ ¾ din apă. Adăugați câteva picături de colorant alimentar în fiecare dintre borcane. Orice culoare folosiți depinde de dumneavoastră, dar efectul funcționează cel mai bine dacă cele două culori se combină pentru a face o a treia culoare. (De exemplu – galben și albastru fac verde.)

1. Îndoiți un prosop de hârtie în 4 pe lungime. Așezați un capăt al prosopului de hârtie împăturit într-unul dintre recipientele umplute cu apă colorată (asigurați-vă că capătul este scufundat în apă) și lăsați celălalt capăt să atârne în recipientul gol. Repetați folosind un al doilea prosop de hârtie și celălalt recipient umplut.

1. Lăsați recipientele să stea timp de patru ore. Verificați-le după 1 oră, 2 ore și 4 ore. Ce observați?

Ce se întâmplă?

Servețelele de hârtie sunt foarte poroase. Acești pori funcționează ca niște tuburi mici, sau capilare, pentru a atrage apa. Două proprietăți permit ca acest lucru să se întâmple. Prima este aderența. Moleculele de apă sunt atrase de pereții capilarelor și se „lipesc” de acestea. Acest lucru este îmbunătățit în experimentul nostru deoarece prosoapele de hârtie sunt fabricate din molecule de celuloză care sunt foarte atractive pentru apă. A doua proprietate este coeziunea. Moleculelor de apă le place să se lipească unele de altele. Împreună, aceste două proprietăți permit apei să „călătorească” de-a lungul prosopului de hârtie împotriva gravitației, ieșind dintr-un recipient și căzând în celălalt.

Prosoapele de hârtie eficiente sunt mai poroase decât mărcile mai puțin eficiente, ceea ce le conferă un grad mai mare de absorbție. Ținând cont de acest lucru, cum credeți că ar diferi progresul observat la fiecare punct de timp dacă ați folosi prosoape de hârtie de calitate inferioară în loc de prosoape de hârtie foarte absorbante? Cum v-ați aștepta să se schimbe culoarea din borcanul din mijloc dacă ați folosi un prosop de hârtie mai puțin absorbant pentru a face ca apa albastră să se deplaseze și un prosop de hârtie mai absorbant pentru a face ca apa galbenă să se deplaseze?

Observarea xilemului în țelină

Toate plantele au nevoie de apă pentru a supraviețui. Pentru a muta apa din sol și a o urca în lăstarii și frunzele lor, plantele au dezvoltat un sistem de transport al apei. Acest sistem se numește „xilem”. Putem observa mișcarea apei prin transportul xilemului prin plasarea tulpinilor de țelină în apă colorată. Apa colorată se deplasează prin tulpină și urcă în frunze, făcând vizibil traseul apei prin acest sistem.

De ce veți avea nevoie:

• Un recipient, cum ar fi un borcan sau o vază
• Celeste
• Colorant alimentar
• Cupa de măsurat
• Apă

Direcții

1. Adaugați 1 cană de apă în recipientul gol. Adăugați 2 picături de colorant alimentar în apă (sau câte sunt necesare pentru a obține culoarea dorită) și amestecați bine pentru a le amesteca.

1. Alegeți o tulpină de țelină care are frunze atașate în vârf. Tăiați aproximativ 2,5 cm din partea de jos a tulpinii.

1. Puneți tulpina în poziție verticală în recipient, asigurându-vă că partea de jos a tulpinii este scufundată în apă.

1. Lăsați țelina afară peste noapte. Observați ce se întâmplă. Scoateți țelina din apă și tăiați-o pentru a vedea mai bine traseul pe care l-a urmat apa.

Ce se întâmplă?

Plantele folosesc un sistem numit xilem pentru a trage apa din sol și a o transporta prin lăstar în frunzele lor. Acest proces este pasiv, ceea ce înseamnă că nu necesită energie pentru a se produce. Acesta este motivul pentru care țelina a fost capabilă să tragă apa în sus peste noapte. Țelina a tras apa colorată prin tulpină prin intermediul sistemului de transport al xilemului. Apa colorată a călătorit până în frunze, colorându-le.

Sistemul de transport al xilemului poate fi văzut mai clar atunci când țelina este tăiată. Apa colorată colorează celulele xilemului, făcându-le vizibile.

Un fenomen care conduce fluxul de apă printr-o plantă este transpirația. Transpirația este numele dat procesului prin care apa se evaporă din frunzele unei plante. Ce credeți că s-ar întâmpla dacă am repeta experimentul folosind o tulpină de țelină ale cărei frunze au fost tăiate? Încercați și vedeți!

Cum să faci să plouă în interior

Una dintre proprietățile apei este că poate exista în diferite faze. Poate exista sub formă lichidă, care este forma cu care suntem cel mai familiarizați, și poate exista, de asemenea, sub formă solidă (gheață), sau gazoasă (vapori de apă). În acest experiment, vom trece apa prin două dintre fazele sale – lichid și gaz. Vom observa cum temperatura face ca apa să treacă dintr-o fază în alta. Acest lucru ne va permite să ne facem o idee mai bună despre ce se întâmplă cu apa în natură și despre rolul pe care îl joacă temperatura în ciclul apei.

De ce veți avea nevoie:

• Recipient mare, cum ar fi un borcan
• O farfurie de ceramică
• Apă
• Gheață

Direcții

1. Încălziți aproximativ opt căni de apă până la aburi. Acest lucru se poate face pe aragaz sau la cuptorul cu microunde, dar aragazul vă va oferi mai mult control asupra procesului de încălzire.
2. Vărsați apa în borcan până când acesta este complet plin și lăsați borcanul să stea timp de cinci minute. Acest lucru va încălzi borcanul pentru experiment. După cinci minute, aruncați apa.
3. Adaugați suficientă apă încălzită pentru a umple borcanul aproximativ până la jumătate. Acoperiți deschiderea borcanului cu farfuria, asigurându-vă că nu poate scăpa niciun abur. Lăsați borcanul să stea timp de 3 minute. Observați ce se întâmplă cu apa din borcan. Notați orice schimbări pe care le observați.
4. După ce au trecut 3 minute, puneți suficientă gheață deasupra farfuriei pentru a-i acoperi suprafața. Observați ce se întâmplă cu borcanul.

Ce se întâmplă?

Ciclul apei este responsabil pentru producerea ploii. Apa lichidă se evaporă, trimițând vapori de apă în atmosferă. Când vaporii de apă ajung în aerul mai rece din atmosfera superioară, se condensează înapoi în picături de apă, formând nori. Dacă se condensează prea multă apă sau dacă temperatura devine mai rece, apa condensată va cădea înapoi pe pământ sub formă de ploaie.

În acest experiment, am replicat aceste condiții pentru a produce „ploaie”. Mai întâi, am lăsat apa încălzită să formeze vapori de apă în interiorul borcanului. Vaporii de apă au umplut spațiul dintre suprafața apei și farfurie. Apoi am adăugat gheață pe farfurie, inițiind o scădere rapidă a temperaturii. Temperatura mai scăzută a făcut ca vaporii de apă să se condenseze. Acest lucru a fost vizibil sub forma unor picături de apă care s-au format și au curs pe pereții borcanului. Acesta este modul în care se produce ploaia. Am făcut să plouă în interiorul borcanului nostru!

S-ar putea să vă placă și acest plan de lecție: Să învățăm despre animalele care strălucesc – Bioluminescență sau biofluorescență?

.