Forsøk og praktisk arbeid

Passer for

  • ungdomstrinn 8-10

Fordamping gir avkjøling

I denne øvingen skal elevene bare bruke en enkelt temperatursensor, og det tar noen minutter å gjennomføre den. Øvingen handler om at fordamping gir avkjøling.

For å øke varmetapet til omgivelsene setter hudens svettekjertler i gang økt svetteproduksjon. Fordamping av svetten øker kroppens tap av varmeenergi til omgivelsene. Når en væske fordamper, må det tilføres energi, og det er nettopp dette som denne øvingen setter fokus på.

Øvingen er vanskelig å gjennomføre med et alminnelig væsketermometer, fordi de små temperaturendringene er vanskelig å lese av og registrere for elevene. Med dataloggingsutstyr kan elevene foreta mange målinger på kort tid, og målingene blir automatisk representert ved en graf samtidig med at selve øvingen gjennomføres. I tillegg kan selv små endringer ”forstørres” og gjøres synlige for elevene.

Forsøksoppstilling med datalogger, temperatursensor og filtrerpapir. En dråpe vann plasseres på filtrerpapiret med pipetten. Forsøksoppstilling med datalogger, temperatursensor og filtrerpapir. En dråpe vann plasseres på filtrerpapiret med pipetten.

 Dataregistreringen settes i gang.

Etter en tid (for eksempel 15 sekunder) plasseres en enkelt dråpe vann på filtrerpapiret ved hjelp av pipetten, der hvor spissen av temperatursensoren er plassert.

Etter 5-6 minutter stoppes dataregistreringen. Væsken har fordampet.

Før forsøket settes i gang, bør elevene drøfte hva de forventer vil skje: Hva tror dere skjer med temperaturen på et stykke filtrerpapir når det kommer en dråpe kaldt vann på papiret? Hva tror dere vil skje dersom dråpen har romtemperatur, eller over romtemperatur? Hvordan vil temperaturkurven se ut? Elevene kan tegne en kurve som deres hypotese.

Du kan også drøfte med elevene om selve forsøksoppstillingen kunne gjøres på en annen måte. La elevene komme med forslag og prøve ut ulike måter å gjennomføre forsøket på.

Figuren under viser hvordan en dataregistrering kan se ut.

Dataregistrering

Bruk tid sammen med elevene på å bearbeide de innsamlete data og knytt resultatene til elevenes egne erfaringer. Hva skjer når vanndråpen legges på filtrerpapiret? Hvor mye endrer temperaturen seg? Hva er den laveste temperaturen? Hvor lang tid tar det før temperaturen er tilbake til utgangspunktet? Hvordan opplever dere selv temperaturendringer når huden er våt, for eksempel når dere svetter eller rett etter at dere kommer opp av vannet etter et bad? Hva er sammenhengen mellom resultatene fra forsøket og erfaringene fra badet? Kan vi formulere en forklaring på våre observasjoner om at temperaturen synker?

Det er også mulig å variere forsøket ved å bruke andre væsker enn vann.

Faglig forklaring

Varmeoverføring og fordamping

Til musklene sendes glukose og oksygen med blodet. Her brukes oksygen og glukose til cellenes respirasjon:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energi

Energien benyttes blant annet til musklenes arbeid. Jo mer musklene skal arbeide, jo mer energi må frigjøres i muskelcellene gjennom celllenes respirasjon – og jo mer karbondioksid og vann blir dannet der. En del av energien brukes i forbindelse med musklenes arbeid, og til slutt omdannes store deler til varmeenergi. For å unngå at kroppstemperaturen stiger for mye, økes gjennomstrømningen av blod til huden. Blodkarene rett under huden sørger for at varmeenergien overføres til omgivelsene. Akkurat som for andre pattedyr og fugler er mennesket nødt til hele tiden å holde kroppstemperaturen noenlunde konstant. Menneskets kroppstemperatur ligger på ca 37° C. Mennekser kan bare overleve med en kroppstemperatur innenfor et snevert temperaturområde – bare fem grader over eller under vil være kritisk. De tynne blodårene i huden medvirker til kroppens temperaturregulering. Dersom kroppstemperaturen stiger, utvider de små blodkarene nær hudens overflate seg, og blodet overfører energi til omgivelsene ved varme. Dersom kroppstemperaturen synker, trekker musklene seg sammen og disse blodårene lukkes nesten, slik at blodgjennomstrømningen i huden avtar. Det varme blodet strømmer i kroppen og reduserer avkjølingen.

Kroppen kan kvitte seg med varmeenergi på fire måter: strålingsvarme,
varmeledning (ved direkte kontakt med omgivelsene), konveksjon (oppvarming
av luft som strømmer forbi) og fordamping av svette. For å øke energitapet til omgivelsene, økes svetteproduksjonen fra svettekjertlene i huden. Hvis en
person er i et miljø med stor luftfuktighet, vil fordampingen av svette bli begrenset og dermed blir avkjølingen av huden også begrenset.

Når en væske fordamper – går over fra flytende til gass-form – må det tilføres energi. Fordamping krever energi, og den motsatte prosessen (kondensering), frigjør energi.

Kommentarer/praktiske tips

På nettstedet www.dlis.eu/uk finnes det flere forsøk som handler om å kople sammen de innsamlete dataene, det konkrete praktiske forsøket, elevenes erfaringer og forståelse og den relevante naturfaglige teorien. Som Per Vassbotten skriver i en artikkelen Datalogging – ein naturleg del av naturfagundervisninga i grunnskulen, så er datalogging ”ikkje eit hokus pokus, som vil revolusjonere undervisningen til noe annet enn før”. Det er diskusjonene i klassen som gjør de praktiske aktivitetene til noe elevene kan lære gjennom og av, og her kan datalogging være et verktøy som støtter denne prosessen.

Aktuelle kompetansemål i læreplanen

Læreplan i naturfag

  • Etter 10. årstrinn
    • Forskerspiren
      • formulere testbare hypoteser, planlegge og gjennomføre undersøkelser av dem og diskutere observasjoner og resultater i en rapport

Materialer og utstyr

  • filtrerpapir
  • skål med vann
  • pipette
  • temperatur-sensorer
  • datalogger (eller en vanlig datamaskin med tilhørende programvare, dersom sensoren kan koples direkte til datamaskinens USB-inngang)