Sky i flaske. Innledning. Rapport 2 NA154L, Naturfag 1 del 2. Håvard Jeremiassen. Lasse Slettli

Transkript

1 Sky i flaske Rapport 2 NA154L, Naturfag 1 del 2 Håvard Jeremiassen Lasse Slettli Innledning Denne rapporten beskriver et eksperiment som viser skydannelse. Formålet er konkretisert et værfenomen, og der man undersøker hvordan skyer dannes gjennom kondensasjon. Aktiviteten kan bidra til å nå følgende mål fra læreplanen LK06: Etter 4.årsstrinn: Fenomener og stoffer: gjennomføre forsøk som viser at stoffer kan endre karakter når de blir utsatt for ulike påvirkninger gjøre forsøk med luft og lyd og beskrive observasjonene beskrive egne observasjoner av vær og skyer og måle temperatur og nedbør Etter 7.årsstrinn: Fenomener og stoffer: Foreta relevante værmålinger og presentere resultatene med og uten digitale hjelpemidler. Beskrive sentrale egenskaper ved gasser, væsker, faste stoffer og faseoverganger ved hjelp av partikkelmodellen. Kommentar: Vi mener denne aktiviteten ikke direkte dekker konkrete kompetansemål, men at de kan bidra i mer eller mindre grad til å gi kunnskap og innsikt som inngår i de overordnede kompetansemålene som er listet opp ovenfor.

2 Aktiviteten er hentet fra La oss snakke om været! Værbok for lærere i grunnskolen av Pål J. Kirkeby Hansen Teori Hansen P. (1999) forklarer en sky som mikroskopiske skydråper, iskrystaller eller en blanding av disse, som har blitt dannet når vanndamp i luften har blitt kondensert. Dette betyr at vanndampen i lufta blir kjølt ned til sitt metningspunkt. Dette skjer på tre måter: 1. Frontal hevning Dette betyr at når en varm luftmasse kolliderer med en kald luftmasse, vil den varme luften bli trykt opp over den kalde luften og dermed gradvis bli avkjølt, og vanndampen kondenseres. 2. Ortografisk hevning Ved ortografisk hevning tvinger ortografien luften til å stige, for eksempel over høydedrag eller fjell. Lufta avkjøles og vanndampen kondenseres. 3. Skydannelse i ustabil luft Når jordoverflaten blir varmet opp av solen, blir varmen overført til lufta. Siden varm luft utvider seg og blir lettere enn kald luft, vil den stige og bli erstattet av kald luft ovenfra eller fra sidene. Luften vil stige til den blir avkjølt og når sitt metningspunkt. Det kommer stadig nye slike strømninger (konveksjonsstrømmer), og lufta vil sideforflyttes av de nye varmluftsstrømningene. Den andre måten er ikke ved temperaturendring i luften, men gjennom absorbering av vanndamp til lufta har nådd sitt metningspunkt. Det store norske leksikon beskriver prosessen ved at vanndråper i lufta blir kondensert rundt en kondensasjonskjerne. En kondensasjonskjerne er uregelmessigheter eller partikler i damp hvor det kan danne seg dråper. Betingelsen for kondensasjon er også at det finnes kondensasjonskjerner som dråpene kan danne seg omkring. Disse kjernene kan være uregelmessigheter i veggene (duggdannelse) og støv, saltpartikler, iskrystaller eller elektriske ioner som finnes i gassen. Støv og sot som virker som kondensasjonskjerner, gir sterk tåkedannelse over byer.

3 Materiell og metode Utstyr 1 ½ liters, halvmyk plastflaske Lunkent vann Fyrstikk Dette utstyret er verken kostbart eller vanskelig å anskaffe. Forsøket er såpass enkelt å gjennomføre, at elevene selv kan gjennomføre dette alene som hjemmearbeid. Barn under ungdomsskolealder bør gjøre dette under oppsyn av voksne i og med at fyrstikker inngår i forsøket. Eksperimentet: Fyll litt lunkent vann i bunnen av flaska og rist kraftig slik at lufta blir fuktig. Når du klemmer kraftig på flaska øker temperaturen, og enda mer vann fordamper. Når du slipper opp trykket blir lufta avkjølt. Du hadde kanskje trodd fuktigheten i lufta ville kondensere til ei sky når lufta avkjøles brått? Det mangler noe! Tenn en fyrstikk, åpne flaska og slipp fyrstikken opp i. Steng hurtigst mulig. Fyrstikken slokker i vannet og det ryker litt, men ingen sky. Klem kraftig igjen og slipp opp hurtig. Hva ser du nå? Gjenta flere ganger. Hva viser eksperimentet? Figur 1: Utstyr til forsøket. Plastposen i bakgrunnen er for å vise gjennomsiktigheten til flaska når den fylles med "sky". Foto: Håvard Jeremiassen Figur 2: Gjennomføring av eksperimentet. Fyrstikk på vei ned i flaska. Foto: Håvard Jeremiassen

4 Resultat Figur 3: Trykker på flasken. Foto: Håvard Jeremiassen Vi observerte at uten noen kondensasjonskjerne ble det ikke dannet noen synlig kondensering. Etter fyrstikken hadde blitt slukket, ble det derimot dannet en slags sky, først når flasken ble utsatt for trykk. Figur 4 og 5: Bildet til venstre viser flaska uten kondensasjonskjerne, mens bildet til høyre viser flaske med kondensasjonskjerne. Tydelig "skydannelse" på bildet til høyre. Foto: Håvard Jeremiassen. Naturvitenskapelig drøfting I eksperimentteksten står det forklart en undring om at det vil bli dannet en sky når Drøfting luftfuktigheten i flaska kondenserer, men at det mangler noe. Grunnen til at dette ikke skjer er at lufta inni flaska ikke får nok temperaturpåvirkning til å nå sitt metningspunkt gjennom avkjøling. Etter at fyrstikken har blitt slukket i vannet, oppstår det røyk som fungerer som en kondensasjonskjerne. Vanndampen blir kondensert rundt røyken, og det dannes en sky i miniatyrform.

5 Noe som kunne ha vært utprøvd er hvordan ulike kondensasjonskjerner gir like eller ulike resultater. Naturfagdidaktisk drøfting Vi mener at et slikt forsøk vil gi elevene en større forståelse av værfenomener og stoffene som inngår i disse prosessene. Dette kan være et komplisert emne og ved bruk av praktiske oppgaver i tillegg til teori, vil elevene se sammenhengen mellom disse fenomenene i virkeligheten og teorien. Dette utdyper Sjøberg (2009), som setter fokus mot hvordan elever lærer naturfag best, og er da spesielt kritisk til at man i norsk skole skal prøve å tilstrebe et godt resultat på bla. PISAtester. Han peker på at vi i norsk skole med "forskerspiren" i LK06 ønsker at elevene skal eksperimentere, diskutere, argumentere, og følge hypoteser, fordi at dette er naturfagets egenart. Likevel forteller PISA-testene at elever som har denne praktiske tilnærmingen til faget, med ekskursjoner og forsøk, skårer dårligere enn elever som har en mer teoretisk tilnærming til faget. Han kommenterer resultatet: "Kanskje er det fordi at PISA er en teoretisk test?" Og det virker naturlig at elever som er vante til å arbeide teoretisk får bedre resultater på en teoretisk test. Det som kan tolkes som en dobbeltkommunikasjon til hva som fungerer best for å gi elever kunnskap i faget, må en derfor besvare med at naturfag både er et praktisk og et teoretisk fag. Derfor må undervisningen bestå av et bredt utvalg arbeidsmetoder, både teoretiske og praktiske. Konklusjon Vi mener at denne aktiviteten har en viss nytteverdi, men at den faglig sett favner ganske smalt rundt et spesifikt teoretisk emne. Sammen med teori, vil eksperimentet likevel kunne bidra til å gi en bredere forståelse rundt værfenomener. Det er i tillegg et meget gunstig eksperiment å gjennomføre i skolen i og med at det er såpass enkelt å gjennomføre, og at nytteverdien da er stor sett opp mot ressursbruk. Nytteverdien vil ikke kun være knyttet opp mot den faglige læringen, men kan også gi inspirasjon og motivasjon som et produkt av en variert og interessant aktivitet. Kilder Kirkeby Hansen, Pål J., (1999) fra La oss snakke om været! Værbok for lærere i grunnskolen. Høgskolen i Oslo.

6 Kondensasjonskjerner ( ) I Store norske leksikon. Hentet fra lesedato: Sjøberg, Svein (2009) Naturfag som allmenndannelse - en kritisk fagdidaktikk. 3. utgave. Gyldendal Akademisk, Oslo. (Kap. 5)