Undervisningsopplegg

Passer for

  • barnetrinn 5-7

Vann i ulike faser

Elevene skal gjennom dette undervisningsopplegget få forståelse av hvor viktig vannets egenskaper er for oss mennesker og for livet på jorda. Vi ser spesielt på faseoverganger og kommer også innom issmelting og global oppvarming. 

På isen borer vi hull i isen og elevene får gjette på temperaturen i vannet under. Foto: Markaskolen  På isen borer vi hull i isen og elevene får gjette på temperaturen i vannet under. Foto: Markaskolen

Dette undervisningsopplegget er tenkt gjennomført på vinteren og gjerne i forbindelse med en tur til et islagt vann, men det kan også tilpasses til andre årstider. NB: Skal du ta med elevene til et islagt vann, må du gjennomgå forsiktighetsregler om å gå på isen. 

Vann er et spennende stoff å jobbe med fordi vi enkelt kan endre mellom de tre fasene fast form, flytende form og gass. En viktig presisering er at vann som gass (vanndamp) er usynlig, så det er bitte små vanndråper vi observerer og som mange tror er vanndamp. Vi kan enkelt se på faseovergangene ved for eksempel å smelte is eller fordampe vann. Vannet beveger seg mellom havet, atmosfæren og på landjorda i det vi kaller vannets kretsløp og veksler mellom å være is, flytende vann og vanndamp. I grunnvannet og i breer kan vannet være i tusener av år, mens i atmosfæren er vannet i gjennomsnitt i ca 10 døgn.

Vann skiller seg ut fra andre stoffer ved at partiklene sitter tettere i flytende form enn i fast form (is). Aller tettest sitter partiklene (molekylene) når vannet er 4 grader Celsius. I andre stoffer, for eksempel jern, vil partiklene sitte tettest når stoffet er i fast form. Vannets tetthetsegenskaper får konsekvenser for eksempel for en innsjø. Hvis isen hadde hatt større massetetthet enn vann, ville innsjøen frosset fra bunnen. 

Læringsmål

  • fortelle hva en faseovergang er
  • gjengi navn på de fire faseovergangene for vann (smelte, størkne/fryse, fordampe og kondensere)
  • beskrive hva som skjer i faseovergangene for vann
  • beskrive hvordan vannets egenskaper er viktig for livet på jorda 

Nøkkelord og begreper

Fast form, flytende form, gass, smelte, størkne/fryse, fordampe, kondensere, tetthet, faseovergang, partikkelmodellen og vannets kretsløp.

Vurdering

Flere ganger gjennom økta blir begrepene smelte, størkne/fryse, fordampe, kondensere, tetthet, faseovergang og vannets kretsløp nevnt. Elevene bør kunne forklare og forstå disse ordene når dagen er slutt, og bruke partikkelmodellen i sine forklaringer. Gå gjennom læringsmålene i slutten av økta og sjekk om elevene har nådd disse før dagen avsluttes. La de fortelle til hverandre to og to før en felles oppsummering. 

 

Aktuelle kompetansemål i læreplanen

Læreplan i naturfag

  • Etter 7. årstrinn
    • Fenomener og stoffer
      • beskrive sentrale egenskaper ved gasser, væsker, faste stoffer og faseoverganger ved hjelp av partikkelmodellen
      • forklare hvordan stoffer er bygd opp, og hvordan stoffer kan omdannes ved å bruke begrepene atomer og molekyler
Forsøk og praktisk arbeid

Faseoverganger i vann

Engasjere

For å vekke et engasjement hos elevene starter du undervisningsøkten med å bore et hull i isen og etterpå la elevene kjenne på vannet under. For mange vil det kanskje være første gang de ser at det er flytende vann under isen. Hvis du så lar elevene kjenne på vannet og etterpå lar dem tippe temperaturen, vil svarene bli varierte; «jeg tipper det er -5 grader», «ahh, det var kaldt, jeg tror det er -26 grader Celsius». Noen elever vil kanskje protestere eller kommentere at det ikke kan være minusgrader i flytende vann. Etterpå måler dere temperaturen med et termometer og lar en elev lese av. 

Lek: Her skal alle elevene selv tenke at de er vannmolekyler, og bevege seg ulikt ut fra hvilken aggregattilstand du sier vannet er i. Sier du fast form skal elevene stå sammen 6 og 6, sier du flytende form så står alle elevene tett sammen og sklir rundt hverandre og er alltid nær et annet molekyl. Når du sier gass skal alle elevene løpe rett fram helt til de krasjer med rammen rundt (lag en ramme på ca 10 m x 10 m) eller krasjer med et annet molekyl. Ved noen anledninger roper du stopp, og alle elevene står helt stille. Da kan du stille spørsmål som:

Når tror du H2O bruker mest plass; som vann i fast eller flytende form? Har noen prøvd å legge en flaske vann eller brus i fryseren? Hva skjedde? Hvorfor tror du det skjedde? Hva tror du er lettest av is (fast form) og flytende vann med samme volum?  Når står vi «minst tett»? Hva tror du er lettest av alle formene når vi sammenlikner samme volum? Når står vi tettest? Hva tror du er tyngst av alle formene når vi sammenlikner samme volum? Har dere hørt om tetthet (massetetthet)? Hva tror du menes med tetthet?

Utforske

Nå skal elevene få se hvordan vann kan endre form og på den måten lære begrepet og nytten av faseoverganger. 

Start med at elevene måler opp én liter snø, altså vann i fast form. La elevene gjette hvor mye flytende vann det blir når denne snøen smelter. Smelt snøen over et bål eller stormkjøkken. Hvorfor tror dere at snøen smelter? Etter at snøen har smeltet skal elevene måle opp i litermålet. Hvorfor ble det mindre nå enn da det var fast form (snø)? Se det i sammenheng med leken i starten. Blir det alltid lik mengde vann? Har snøtype noe å si?

Hvis vi hadde trengt en liter vann for å lage f.eks. suppe, hvor mye snø måtte vi smelte da? 

Forklare

Hvilke faseoverganger har vi mellom snø og vann? Begrepet smelte brukes om overgangen fra fast form til flytende form. Snøen smelter fordi varmeenergi tilføres. Den motsatte prosessen kalles fryse (om vann) eller størkne.

Hvordan er sammenhengen mellom snøvolum og smeltevannvolum? Volumet til snøen vil variere i ulike typer snø, etter hvor mye luft den inneholder. Det er derfor ikke noe eksakt forhold mellom snøvolum og volumet til smeltevannet. 

Materialer og utstyr

  • snø
  • varmekilde som stormkjøkken, primus eller bål
  • gryter til å ha på varmekilden
  • litermål
  • termometer
  • kulemodell av vannmolekyl

Er del av

Forsøk og praktisk arbeid

Vannet fordamper og kondenserer

Utforske 

Hell smeltevannet tilbake i gryta og sett det over varmekilden igjen. Følg med på hva som skjer. Hvor blir det av vannet som fordamper? Kan det bli vann i flytende form igjen?

Hold et kaldt glass på skrå over vanndampen. Følg med på hva som skjer. 

Forklare

Hva skjedde med vanndampen når den traff glasset? Små dråper legger seg på glasset (dugg) og etter hvert som dråpene renner sammen blir det større dråper. Til slutt faller de ned som regn. 

Hva heter det når vann går fra flytende form til gassform? Fra fast form til flytende form? Kan du forklare hva en faseovergang er? Her introduseres begrepene fordampe og kondensere og vi ser at vann som fordamper kan kondensere og komme tilbake til flytende form igjen. Dette er en del av vannets kretsløp.

Utvide

Spørsmål til videre refleksjon kan være:

Er det bra at vannet kan fordampe? Hva hadde skjedd hvis ikke det var mulig? 

Hva hadde skjedd om ikke vannet kunne kondensere? Vil den totale mengden vann på jorda endre seg i løpet av mange år? Begrunn svaret. Hva tror dere skjer hvis isen på polene smelter? 

De fleste elever har hørt om global oppvarming og har tanker om hva som vil skje dersom isen på polene våre smelter. Ved å lage to modeller av henholdsvis Nordpolen og Sydpolen kan partikkelmodellen kobles til klimautfordringene som verden står ovenfor. Den videre beskrivelsen tar utgangspunkt i disse to modellene.

Materialer og utstyr

  • vann
  • varmekilde som stormkjøkken, primus eller bål
  • gryter til å ha på varmekilden
  • glass 

Er del av

Forsøk og praktisk arbeid

Modell av Nordpolen og Sydpolen

Engasjere 

Det er ganske vanlig å påstå at havet stiger hvis isen smelter. Om dette stemmer kan testes ved å lage en modell av hver pol. Før aktiviteten settes i gang, er det lurt å sjekke hva elevene vet om likheter og forskjeller på Nordpolen og Sydpolen. Vanlige svar kan være:

  • Den ene er oppe og den andre er nede.
  • Det er pingviner på Sydpolen og isbjørner på Nordpolen. Eller var det omvendt?
  • Det er kaldere på Sydpolen. Kulderekorden er på -98 grader.
  • Amundsen var den første som kom til Sydpolen.
  • Sydpolen er større enn Nordpolen.
  • Det er hav under isen på Nordpolen og fjell under isen på Sydpolen.

Utforske

Lag en modell av Nordpolen ved å legge en isklump i et gjennomsiktig litermål, og etterpå fylle varmt/lunkent vann nøyaktig opp til streken som viser en liter. Pass på at isen flyter i vannet slik den gjør på Nordpolen. Vil isen flyte? Har noen hørt om Titanic? Hva skjedde der? Så ikke kapteinen hele isklumpen? 

Sydpolen lager vi ved å legge en stein i en gryte og etterpå en isklump oppå. Hell så f.eks. en halv liter vann rundt. Pass på at isklumpen ikke flyter. Varm opp Sydpolen-gryta og la isen smelte. Mål så hvor mye flytende vann det har blitt. Har det blitt mer vann? Hva vil skje? La elevene snakke sammen i grupper. Har noen forslag som de vil dele med resten av klassen? Har dette sammenheng med det vi lærte gjennom leken i starten?

Modell av Nordpolen. Foto: Markaskolen Modell av Nordpolen. Foto: Markaskolen Modell av Sydpolen. Foto: Markaskolen Modell av Sydpolen. Foto: Markaskolen

Forklare

Hva skjedde med vannstanden i Nordpol-modellen og i Sydpol-modellen? Bare ca 10 % av isen flyter over vannflaten, og dette tilsvarer det is utvider seg når den fryser. Isen som flyter i vann (Nordpolen) vil derfor ikke øke havnivået når den smelter, mens isen som ligger på stein (Sydpolen) vil øke havnivået når den smelter og renner ut i havet.

Utvide

Hvis havet ikke stiger når Nordpolen smelter; er det da ufarlig? Hva med dyrelivet uten is? Hva med den store, hvite flaten som nå reflekterer sollys uti verdensrommet igjen? Vil sollyset varme opp havet? Hva vil skje om havet blir varmere? Hvilke konsekvenser får smelting av is på Sydpolen for livet på jorda og menneskene som bor her?

Det finnes mange måter å utforske dette temaet videre. Kan elevene finne ut når vann veier aller mest? De vet jo at det er i flytende form, men har det samme tetthet uansett temperatur?

For å undersøke dette kan elevene legge en isbit av farget vann i et beger som er fylt med lunkent vann. Hvorfor flyter isen på vannet? Hva tenker du hadde skjedd med livet i innsjøen dersom isen hadde sunket? Hva skjer med vannet som smelter ut fra isbiten? Hvorfor synker det vannet? Er det bra for livet i vannet at vann som er 4 grader har størst tetthet? Hvorfor er det en stor fordel for livet i vannet? 

Materialer og utstyr

  • 2 isblokker av ca 1,5 dl
  • vann
  • varmekilde som stormkjøkken, primus eller bål
  • gryter til å ha på varmekilden
  • en flat stein som får plass i gryta
  • litermål

Er del av