Název lekce: Rychlost difuze v závislosti na teplotě vody

Autor, škola: Pavel Broža, ZŠ Mánesova, Otrokovice

Vyučovací předmět Fyzika

Cíle lekce – tematické /

obsahové

Žáci

- pozorují pronikání částic jedné látky mezi částice druhé látky

- zkoumají fyzikální vlivy tohoto pronikaní,

- používají své dosavadní znalosti (rozpouštění, mísení kapaliny téhož

druhu s rozdílnými teplotami apod.)

- pojmenují tento fyzikální proces jako difuze

- formulují závěry

Cíle lekce - badatelské Žáci

- kladou badatelské otázky,

- formulují hypotézu,

- experimentují,

- zaznamenávají výsledky pozorování,

- vyhodnocují data,

- ověřují hypotézu,

- prezentují získané poznatky – alespoň slovně s podporou získaných

obrázků z experimentů (je-li tým dostatečně velký a vybavený, mohou

stihnout elektronickou prezentaci – PowerPoint, Glog, aj.

- diskutují o postupech, závěrech – svých i ostatních týmů,

- dávají pozitivní zpětnou vazbu ostatním týmům, navrhují a doporučují,

- kladou (si) nové otázky.

Testováno na (třída) Sedmé třídy

Potřebný čas Dvě vyučovací hodiny – 90 minut

Potřebný prostor

a pomůcky

Nejlépe třída s ohledem na potřebu teplé až horké, případně dobře vychlazené

vody.K motivaci.

- Alespoň 2, lépe 3 větší, průhledné nádoby = zavařovací sklenice, odměrné

válce alespoň 250 cm3, 1 l kádinky apod. Zajímavou volbou jsou

Erlenmeyerovy baňky.

- Voda při rozdílných teplotách - pokojová, horká a vychlazená.

- Tekuté barvivo - tuš, inkoust, barvivo na barvení velikonočních vajíček.

(U pevných barviv – potravinářské, sypaný čaj – je těžší zajistit stejné množství

látky, než u barviva v kapalném skupenství.)

- Jednorázová pipeta nebo kapátko.

Pro žáky k experimentu (pro skupinu).

- Nádoby a barvivo stejné jako pro motivaci.

- Rychlovarná konvice či vařič.

- Led či vychlazená voda.

Učitel použije jen pomůcky, které má k dispozici. Je možná i varianta – studená a co

nejteplejší voda z kohoutku.

Motivace čas: 5 minut

Příprava nádob s vodou – před hodinou – mimo žákovské zraky.

Učitel naplní dvě až tři nádoby téměř po okraj vodou o dvou až třech rozdílných teplotách.

(Nalitím po okraj se zabrání kondenzaci odpařené vody na nezaplněnou část stěny nádoby – žáci podle toho

poznají, že je v nádobě teplá voda.)

Je žádoucí, aby voda pro oči žáků vypadala stejně – bez viditelné mlhy u teplé vody, bez sněhu na

nádobě se studenou vodou!

Barvení vody – v hodině – dvě možnosti.

– Učitel obarví vodu před žáky – stejné množství i ve stejný čas (prodleva kapání je

minimální). Žáci vidí, jak učitel kape do nádob barvivo ve stejnou chvíli (minimální

zpoždění), stejné množství a ze stejné výšky. Bádání žáků se zúží vyloučením možností

rozdílného množství barviva, různého času barvení a rozdílné výšky kapání. Množství

závisí na velikosti nádoby. Pro 250 cm3 odměrné válce jsou dvě kapky tuše dostatečné.

– Učitel kape mimo zraky žáků při dodržení stejného množství, času a stejné a výšky. Ihned

po té, přinese ukázat nádoby s obarvenou vodou žákům a pozve je ke sledování – bez

otřesů, aby nedošlo k promíchávání! Tato možnost nabízí žákům zkoumat rozdílnou

rychlost pronikání barviva do celého objemu vody – difuzi – z více úhlů.

Už při podívané mohou žáci vymýšlet a zapisovat si badatelské otázky. Čas 5 minut je pouze pro

motivaci přímo v hodině – příprava vody a nádob zabere více času.

Video k obrázkům.

Obrázek 1 – difuze na počátku Obrázek 2 – pokročilá difuze

Obrázek 3 – voda teplá 18 °C

Obrázek 4 – voda teplá 55,7 °C

Obrázek 5 – voda teplá 25,3 °C

Kladení otázek čas: 10 minuty

Žáci kladou otázky v souvislosti s experimenty, které vidí. Každý vymýšlí sám za sebe nebo

v týmech – týmový brainstorming. Připomenutí charakteristiky badatelské otázky, obrázek rybí kosti

apod.

Výběr výzkumné otázky čas: 5 minut

Je možné vybírat otázky společně a dopracovat se ke stejné otázce pro všechny (rybí kost, lepení

stromu otázek – str. 48 Průvodce pro učitele badatelsky orientovaným vyučováním, https://globe-

czech.cz/_files/userfiles/01_Pruvodce_pro_ucitele.pdf). Zapisovat se mohou otázky všech nebo jedna za tým.

Ostatní ji mohou zhodnotit z pohledu – je badatelská, souvisí s demonstračním pokusem, je žáky

ověřitelná během 15 minut? (Ověření hypotézy proběhne během 15 minut 1. vyučovací hodiny.

Experiment je krátký, jakmile mají otázku a hypotézu.)

Komentář pro učitele

V případě potřeby je vhodné žáky nenásilně motivovat k otázkám, které by souvisely s pokusem a jsou

ověřitelné v daném místě a čase – např. ukázáním vhodných pomůcek. Chcete-li je více směrovat k rychlosti

difuze v závislosti na teplotě vody, dejte mezi pomůcky i pomůcku k ohřevu vody a také led. Na učiteli záleží,

zda budou mít týmy stejnou, kterou společně ve třídě vyberou, či si bude moci zvolit každý tým, kterou chce

(svoji) – je-li ve hře více badatelsky vhodných otázek.

Formulace hypotézy čas: 5 minuty

Žáci formulují hypotézy – hromadně ve třídě či ve skupinách – dle toho, jak kladli otázky.

Plánování, příprava a provedení pokusu či měření čas: 15 minut

Žáci vymýšlejí postup k ověření své hypotézy. Žáci provedou experiment(y) k ověření hypotézy.

Na samotný experiment stačí bohatě 5 minut – dle manuální zručnosti. Výsledky musí tým

zpracovat nejen písemně i graficky. Podstatné jsou obrázky.

Komentář pro učitele

V závislosti na zručnosti a zběhlosti žáků, může jim učitel věnovat obrázek s trojicí nádob k dokreslení

difuze – viz obrázek 6. Výstup může být elektronicky – pak mohou žáci klidně fotit, ne kreslit. Vše souvisí se

záměrem učitele a šikovnosti samotných žáků – předchystaný elektronický vzor prezentace k doplňování

během prezentace, role v týmu, atd.

Obrázek 6 – vzory nádob k dokreslování žáků.

Aktivita k určení názvu sledovaného děje čas: 5 minut

Pro určení názvu děje dejte žákům po experimentu křížovku – viz níže.

Formulace závěrů a návrat k hypotéze a prezentace výsledků čas: 25 minut

Druhá vyučovací hodina

Žáci by měli zaznamenat svoji práci i její výsledky – ověření hypotézy a určit název

pozorovaného fyzikálního děje – difuze, a jeho závislost na teplotě prostředí.

Na prozkoumání, co je to difuze, dejte žákům text, který rozvíjí u žáků čtenářskou gramotnost a je

doplněný o drobný zápis k doplnění. Ten doplní na základě lekce i rozdaného textu. Obojí viz

níže.

Křížovka – k získání názvu pozorovaného děje (konec 1. vyučovací hodiny)

Pozorovaný fyzikální děj se nazývá… Vylušti křížovku a najdeš požadované slovo.

Legenda:

1. Jméno starořeckého filozofa, který předpověděl v 5. století před naším letopočtem základní

stavební částici hmoty – atom.

2. Opačná vlastnost kapalných (l) a plynných (g) látek.

3. Název přírodní vědy, která z pohledu těles, nečiní rozdíl mezi živou a neživou přírodou –

mezi tělesa řadí věci, rostliny i živočichy.

4. Vlastnost pevného skupenství látek.

5. Plynné látky jsou… (vlastnost).

6. Jakou strukturu mají krystalické látky na rozdíl od amorfních.

1.

D É M O K R I T O S

2.

S T L A Č I T E L N O S T

3. F Y Z I K A

4. P R U Ž N O S T

5. R O Z P Í N A V É

6. P R A V I D E L N O U

Komentář pro učitele

Prezentace by měla být stručná a jasná. Mluvit by měl každý z týmu (bez ohledu na počet členů).

Spolužáci by dostat možnost vyjádřit se k práci ostatních týmů – návrhy na zlepšení, otázky, ocenění, …

Osobně dělám lekci na dvě hodiny – v první končím křížovkou. Druhou hodinu věnuji prezentacím a

dotazům, doplnění zápisu k difuzi a (sebe)hodnocení žáků metodou loďka – žáci hodnotí sebe, tým a mě

(učitele). Posléze o hodnocení diskutujeme nebo si ho alespoň půjčím a přečtu – dle třídního kolektivu.

Zadání pro žáky

Křížovka

Pozorovaný fyzikální děj se nazývá… Vylušti křížovku a najdeš požadované slovo.

Legenda:

1. Jméno starořeckého filozofa, který předpověděl v 5. století před naším letopočtem základní

stavební částici hmoty – atom.

2. Opačná vlastnost (l) a (g) látek.

3. Název přírodní vědy, která z pohledu těles, nečiní rozdíl mezi živou a neživou přírodou –

mezi tělesa řadí věci, rostliny i živočichy.

4. Vlastnost solid skupenství látek.

5. Gas látky jsou… (vlastnost).

6. Jakou strukturu mají krystalické látky na rozdíl od amorfních.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Křížovka

Pozorovaný fyzikální děj se nazývá… Vylušti křížovku a najdeš požadované slovo.

Legenda:

1. Jméno starořeckého filozofa, který předpověděl v 5. století před naším letopočtem základní

stavební částici hmoty – atom.

2. Opačná vlastnost (l) a (g) látek.

3. Název přírodní vědy, která z pohledu těles, nečiní rozdíl mezi živou a neživou přírodou –

mezi tělesa řadí věci, rostliny i živočichy.

4. Vlastnost solid skupenství látek.

5. Gas látky jsou… (vlastnost).

6. Jakou strukturu mají krystalické látky na rozdíl od amorfních.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Text pro žáky po prezentaci jejich práce, před hodnocením pomocí loďky.

Difuze

(Difuze - výňatek ze 7. lekce na webu Věda nás baví [online] cit. 20. 10. 2018.)

Difúze je proces rozptylování se částic v prostoru. Jednoduše můžeme difúzi definovat jako:

Veškeré látky mají tendenci přecházet z prostředí se svou vyšší koncentrací do prostředí s nižší

koncentrací. Přirozenou vlastností látek je, že pokud se její částice mohou pohybovat, tak se

rozptylují do celého prostoru, kterého mohou dosáhnout, a postupně ve všech jeho částech

vyrovnají svou koncentraci. Říkáme, že látky difundují.

Difúze barviva ve vodě

K difúzi dochází v různých skupenstvích, ve skupenství plynném, kapalném i pevném. Difúze

je důležitým jevem ve velkém množství chemických, fyzikálních i biologických procesů. Difúze je

důkazem neustálého neuspořádaného pohybu částic. Difúze je samovolné pronikání částic jedné

látky mezi částice druhé látky. Příklady difúze: v plynech (navoněná osoba je po chvíli cítit po celé

místnosti atd.) v kapalinách (obarvení čaje, rozpouštění manganistanu draselného ve vodě atd.)

v pevných látkách (spojení dvou měděných drátků pájením atd.).

Učitelská verze zápisu

Částice kapaliny se pohybují volně v celém prostoru, který zaujímají. Samovolné (bez pomoci)

pronikání částic jedné látky do druhé se nazývá difuze! Tento jev urychluje zvýšená teplota látek.

Čím je teplota látek větší, tím je rychlost pohybu částic větší. K difuzi dochází ve všech

skupenstvích látek. Neustálý pohyb částic dokazuje také tzv. Brownův pohyb.

Verze pro žáky k doplnění

Částice kapaliny se pohybují ..…………........................... v celém prostoru, který zaujímají. Samovolné (bez

pomoci) pronikání částic jedné látky do druhé se nazývá ..…………...........................! Tento jev urychluje

..…………........................... teplota látek. Čím je teplota látek větší, tím je rychlost pohybu částic

..…………............................ K difuzi dochází ve ..…………........................... skupenstvích látek. Neustálý pohyb částic

dokazuje také tzv. ……………………………… pohyb.

Loďka – metoda k hodnocení žáka (sebe sama), týmu a učitele během lekce

Do obrázku ohodnoť svoji práci, práci v týmu i samotného učitele dle následujícího klíče.

Plachta – co vás žene dál – napište, co jste se naučili, co se vám líbilo, co pro vás bylo zajímavé.

Moře – v čem jste plavali – napište, co pro vás bylo obtížné, co vás nebavilo, co jste nezvládli.

Trup lodi – sídlo posádky – napište, jak se vám pracovalo ve skupině.

Sluníčko – u něj napište, co se mně – učiteli, povedlo, co jsem udělal dobře, co se vám líbilo.

Oblak – kolem něj napište, kde jsem udělal chybu, kde jsem byl příliš přísný, nespravedlivý při

hodnocení nebo u čeho jsem vás nudil – prostě moje učitelské chyby.