A fizikában az anyagok viselkedésének megértése alapvető fontosságú. Különösen érdekes a gázok tulajdonságainak vizsgálata, amelyek eltérő módon viselkednek, mint a folyadékok vagy szilárd testek. Egy feladat segítségével viszonylag egyszerűen elég sokat megtudhatunk a gyerekek anyagfelfogásáról, ami egyben bevezet minket a sűrűség fogalmába és az anyagok hőtágulásába is.
A gázok elhelyezkedése zárt térben
Képzeljük el, hogy egy lombikból a benne lévő levegő felét kiszivattyúztuk. A kérdés az, hogyan helyezkedik el a lombikban a megmaradt gáz? A feladatban arra kérjük a tanulókat, hogy képzeljék el, mintha a gázt "láthatóvá tennénk", azaz rajzban jól szemléltethető lenne a gáz elhelyezkedése a lombikban. Ezt a feladatot érdemes úgy megoldatni, hogy a gyerekeket kérjük rajzolásra. Ezen kívül bemutathatunk számukra nyolc rajzot is, amelyek közül négy a folytonos anyagképhez, négy pedig a részecskeszemlélethez kapcsolódik. Ki kell választaniuk, hogy melyik ábra jelzi a leginkább valósághűen az anyag lombikban való elhelyezkedését.
A helyes válasz megértéséhez fontos a gázok részecskeszerkezetének ismerete. Mivel a gázrészecskék szabadon mozognak és betöltik a rendelkezésükre álló teret, a lombikból kiszivattyúzott levegő fele után is egyenletesen oszlik el a maradék gáz a teljes lombikban. Ezzel szemben a folytonos anyagkép gyakran ahhoz a téves elképzeléshez vezet, hogy a gáz "leül" a lombik aljára, mint egy folyadék.
A sűrűség fogalma és mérése
Az anyagok tulajdonságai közül a sűrűség az egyik legfontosabb jellemző. A mérési adatok feldolgozásával a tanulók könnyen megérthetik ezt a fogalmat. Az előző órán kapott adatokat dolgoztatjuk fel a tanulókkal. Minden csoport egyféle anyagnak a mérési adatait ábrázolja olyan koordináta-rendszeren, amelynek tengelyein az anyag térfogatát, illetve tömegét ábrázoljuk. Az a jó, ha minél több mérési adat kerül az ábrára, ezért felhasználhatják a másik csoport által mért adatokat is.
A tömeg és térfogat összefüggése
Az egyféle anyag esetében felvett pontokra feltehetően egyenest lehet illeszteni. A testek tömege és térfogata közötti összefüggés tehát egyenes arányosság, matematikailag kifejezve: egy adott anyagból kiválasztott anyagmennyiség tömegének és térfogatának hányadosa állandó. Az így kapott mennyiséget nevezzük a test sűrűségének, amely minden anyag esetében más és más, de az adott anyagra jellemző állandó.
Az óra további részében az összegyűjtött adatok alapján a tanulók kiszámítják az asztalokon lévő tárgyak, folyadékok sűrűségét, és táblázatot készítenek a kiszámított sűrűségértékekből. Az elkészült táblázatot összehasonlíthatják a tankönyvben lévő táblázattal.
| Anyag | Sűrűség (kg/m³) |
|---|---|
| Víz | 1000 |
| Alumínium | 2700 |
| Vas | 7870 |
| Levegő (standard) | 1,225 |
| Alkohol (etanol) | 789 |
A sűrűség változása és a hőtágulás
Ezt követően felvethetjük a kérdést: valóban állandó-e a testek sűrűsége? Nem változhat-e egy anyag sűrűség azáltal, hogy felmelegítjük? Ne adjuk meg rögtön a választ, hagyjuk, hogy a csoportok tagjai gondolkodjanak el a kérdésen, beszéljék meg egymással gondolataikat, majd mondják el, hogy mire jutottak! Az előzetes elképzelések megbeszélése után a tanulók nézzenek meg a tanár által bemutatott konkrét eseteket (például a víz, az alkohol, a levegő, a huzalok hőtágulását), majd beszéljék meg, hogy milyen gyakorlati következményei vannak felfedezésüknek (a hőtágulásos példa stb.). Továbbá lássák, hogy egy anyag sűrűsége mindig csak adott körülmények között állandó, az anyagra jellemző érték, ha változik az anyagok állapota, változhat a sűrűsége is.
Hőtágulás bemutatása
A hőtágulás jelensége azt mutatja, hogy az anyagok térfogata a hőmérséklet emelkedésével általában növekszik. Mivel a sűrűség a tömeg és a térfogat hányadosa, és a tömeg változatlan marad, a térfogat növekedésével a sűrűség csökken. Ezért mondhatjuk, hogy az anyag sűrűsége függ a hőmérséklettől és az anyagra jellemző érték csak adott körülmények között állandó.
A vákuumterápia és a lombikok alkalmazása
A "lombikban üveg labda információ" téma nemcsak a fizikai kísérletekhez kapcsolódik, hanem bizonyos terápiás eljárásokban is megjelenik a lombik használata. A vakuoterápia egy ősi gyógyító eljárás, amely a lombik alatti negatív nyomás létrehozásán alapul. A lombikban lévő hő hatására és az azt követő hűtés hatására jön létre. Az inSPORTline Sebsahar köpölyöző készlet tökéletes felszerelés mind a masszázshoz, mind a száraz köpölyözéshez, és segíti a vér keringését a szervezetben, eltávolítja a káros anyagokat és erősíti a bőr szerkezetét. A lombikokat képzett terapeuta alkalmazza a masszírozott személyt zavaró problémáknak megfelelően. Így megszabadulhatsz a duzzanatoktól, izom- és ízületi fájdalmaktól, valamint a cellulitisztől. A lombikokat 5-20 percig a testen hagyjuk, vagy közvetlenül masszírozunk. Alkoholos törlőkendővel és vattakoronggal létrehozza a szükséges negatív nyomást.
