Berit Kurtén-Finnäs, Kemididaktiskt Resurscentrum, Åbo Akademi. Päivitetty:

Transkriptio

1 METSÄ VASTAA HARJOITUKSIA OPPIAINEITTAIN FYSIIKKA JA KEMIA Metsävastaan luontoon ja ympäristöön liittyvien kemiantehtävien laatija on FM Berit Kurtén-Finnäs, Kemididaktiskt Resurscentrum, Åbo Akademi, Vaasa. Fysiikan tehtävät on poimittu internet-sivustolta Experimentbanken, jota ylläpitää Lundin teknillisen korkeakoulun kemiantekniikan osasto. Metsävastaa on saanut tehtävien julkaisemiseksi luvan. Alkuaine-muistipeli Leikkaa pahvista samankokoisia kortteja. (Korttien määrään vaikuttaa se, montako alkuainetta haluatte pelissä olevan). Kirjoita alkuainesymbolit osalle korteista ja toiselle osalle alkuaineiden nimet. Peliä pelataan kuten muistipeliä. Eli symboleille on löydettävä oikeat nimet. Jos teette monta samanlaista peliä, luokka voidaan jakaa pienempiin ryhmiin (esim. jokaisessa ryhmässä on neljä pelaajaa). Berit Kurtén-Finnäs, Kemididaktiskt Resurscentrum, Åbo Akademi. Päivitetty: Joulukuusi Kemiallinen kuusi voi olla hauska pöytäkoriste joulun alla. 15 g KH2PO4, kaliumdivetyfosfaattia ½ dl kuumaa vettä puolijäykkää kartonkia pumpulia (tai vessapaperia) vihreää karamelliväriä Leikkaa kartongista (esim. piirustuslehtiön takakannesta) 3 kuusta (noin 15 cm korkeita). Väritä osat vihreiksi karamellivärillä (tai vesivärillä). Liimaa osat yhteen (niin että pohja muodostaa kolmion). Täytä kuusen sisus pumpulilla. Liuota KH2PO4 kuumaan veteen ja kaada liuos lautaselle. Laita kuusi liuokseen. Parin päivän kuluttua kuuseen on kasvanut kauniita kristalleja. Käsittele kuusi varovasti, neulaset putoavat helposti! Berit Kurtén-Finnäs, Kemididaktiskt Resurscentrum, Åbo Akademi. Päivitetty: Paperimuki vedenkeittimenä Kaada hieman vettä (1 cm) kahvalliseen paperi- tai muovimukiin. Pidä muki kynttilän yläpuolella kunnes vesi kiehuu. Miksi paperi ja muovi eivät syty palamaan? Vesi kiehuu 100 asteessa. Muki on tehty ohuesta muovista tai paperista, täten se on saman lämpöistä kuin vesi. Muovin tai paperin sytyttäminen vaatii erittäin korkeita lämpötiloja. Lähde: Experimentbanken, Lunds universitet. Gerd Mattsson-Turku, Tapio. Päivitetty:

2 Kasvihuoneilmiö lasilevyn lämpölevyn Pidä lasilevyä toisessa kädessä kasvojesi edessä ja käänny kohti aurinkoa (päivän täytyy olla aurinkoinen). Tunnet, kuinka auringon lämpö tulee lasin läpi (lämpösäteily). Lyhytaaltoinen auringon lämpösäteily kulkeutuu lasin läpi samalla tavalla kuin se kulkeutuu kaasujen läpi ilmakehässä. Laita lämpölevy päälle. Tunnet kuinka lämpö säteilee levystä ja lämmittää kämmentä. Tätä tapahtumaa voi verrata siihen, kuinka lämpö säteilee maan pinnasta. Pidä lasilevyä lämpölevyn ja kämmenen välissä. Tunnet, että lämpösäteily on nyt paljon vähäisempää. Lasi heijastaa pitkäaaltoista lämpösäteilyä takaisin samalla tavalla kuin ilmakehän kaasut heijastavat maasta tulevaa lämpösäteilyä takaisin. Lisää kasihuoneilmiöstä (ilmasto.org) Gerd Mattsson-Turku, Tapio. Kiven tilavuus Hae pihalta tai metsästä pienehkö kivi. Ota purkki, joka on hieman isompi kuin kivi. Kiedo teräslanka kiven ympärille, kuten kuvassa näytetään. Laita kivi purkkiin ja kaada vettä päälle, kunnes kivi peittyy kokonaan. Piirrä purkkiin viiva, joka osoittaa veden pinnan. Nosta kivi purkista teräslangan avulla. Ole varovainen, jotta mahdollisimman vähän vettä tulisi kiven mukana purkista. Täytä purkki uudestaan vedellä kunnes se yltää piirretyn viivan kohdalle. Käytä teelusikkamittaa ja laske, kuinka monta teelusikallista kuluu. 1. Kuinka monta teelusikallista käytit? 2. Yhteen teelusikkaan mahtuu 5 millilitraa (ml). Kuinka monta millilitraa vettä kului? 3. Kuinka suuri on kiven tilavuus millilitroissa? 4. Kuivaa kivi ja punnitse se. Paljonko kivi painaa? 5. Kuinka paljon painaa 1ml kiveä? 6. Tee sama koe paloilla muista aineista. Kelluvat aineet pitää painaa vedenpinnan alle teräslangalla. 7. Kuinka paljon painaa 1 ml rautaa? 8. Kuinka paljon painaa 1 ml muovia? 1 ml kiveä painaa yleensä 2 4 grammaa. 1 ml rautaa painaa noin 8 grammaa. 1 ml muovia painaa 1 gramman tai vähemmän. Lähde: Experimentbanken, Lunds universitet. Suom. Gerd Mattsson-Turku, Tapio

3 Kuinka linnut voivat suojautua kylmältä? Talvella, kun ulkona on kylmää, voi usein nähdä, kuinka pikkulinnut pörhistelevät höyheniään. Miksi ne tekevät niin? Anna oppilaiden ensin miettiä asiaa ja anna heidän sen jälkeen kokeilla esim. seuraavaa: Koe 1: Koe 2: Eristä tyhjiä, haalealla vedellä täytettyjä filmipurkkeja eri paksuisilla kerroksilla samaa eristemateriaalia. Mittaa purkkien lämpötila. Laita purkit jääkaappiin tai pakastimeen. Mittaa purkkien lämpötila uudelleen joko kymmenen minuutin tai pidemmän ajan kuluttua. Auttoiko eristäminen? Mikä eriste oli tehokkain, eli missä purkissa vesi pysyi lämpimimpänä? Täytä tyhjiä filmipurkkeja haalealla vedellä. Mittaa purkkien lämpötila. Laita esim. viisi purkkia jääkaappiin vieri viereen ja yksi purkki erikseen. Vaihtoehtoisesti voit sitoa viisi purkkia tiiviisti yhteen narulla ja laittaa ne pakastimeen. Laita pakastimeen myös yksi purkki erikseen. Mittaa lämpötila uudelleen kymmenen minuutin tai pidemmän ajan kuluttua. Kannattaako lintujen nukkua tiiviisti yhdessä? Gerd Mattsson-Turku, Tapio. Päivitetty: Lämpeneekö musta paremmin? Tämä tehtävä edellyttää auringonpaistetta! Ota kaksi syvää paperilautasta. Kaada toiseen suolaa ja toiseen maata noin 2 cm. 1. Mittaa lämpötila. 2. Anna lautasten olla auringossa noin 10 minuuttia ja lue mittarit uudestaan. Mikä on tulos? 3. Paljonko lämpö nousi suolassa? 4. Paljonko lämpö nousi maassa? Musta lämpeni eniten. Paljonko lämpimämpi, se riippuu esimerkiksi maalajista. Auringonvalo on energiaa. Kun auringonvalo osuu johonkin valkoiseen suurin osa heijastuu takaisin. Heijastava valo osuu silmäämme ja näyttää valkoiselta. Mustaan väriin auringonvalo tarttuu ja näyttää sen takia mustalta. Auringonvalo (energia), joka tarttuu (imeytyy) muuttuu esineessä lämmöksi. Lähde: Experimentbanken, Lunds universitet. Gerd Mattsson-Turku, Tapio

4 Miksi tuntuu kylmältä? Tähän tehtävään tarvitset kolme levyä, yksi metallista (esim. silitysrauta), yksi puusta ja yksi styroksista. Pidä levyt jonkin aikaa huoneenlämmössä. 1. Ovatko levyt saman tai eri lämpöisiä? 2. Laita levyt vuorotellen poskea vasten. 3. Kumpi niistä tuntuu kylmemmältä? 4. Entä lämpimämmältä? 5. Selitä, miksi ne tuntuvat erilaisilta. Koska levyt ovat olleet huoneenlämmössä, ne ovat yhtä lämpimiä. Kuitenkin metallilevy tuntuu paljon kylmemmältä kuin puulevy, joka puolestaan tuntuu kylmemmältä kuin styroksilevy. Metallilevy on noin 20 C. Sillä on hyvä lämmönjohtokyky ja se johtaa lämmön poskesta, joka on noin 37 C! Tämän takia metallilevy tuntuu kylmältä. Styroksi on erittäin huono lämmönjohtaja ja sen takia se ei tunnu ollenkaan kylmältä. Puulla on myös huono lämmönjohtokyky, mutta ei niin huono kuin styroksilla. Lähde: Experimentbanken, Lunds universitet. Suom. Gerd Mattsson-Turku, Tapio Mittaa ilmankosteus männynkävyllä Ilmassa on aina vettä vesihöyryn muodossa. Selvimmin voit todeta tämän kun käyt suihkussa ja kylpyhuoneen peilin pintaan tulee vesihöyryä. Ilman suhteellinen kosteus on ilmamassassa olevan vesihöyryn ja ilmamassan enimmän mahdollisen vesihöyryn määrän välinen suhde. Suhteellinen ilmankosteus ilmoitetaan prosentteina välillä %. männynkävyn parsinneulan tai hammastikun liimaa paperia ja kynän Etsi männynkäpy. Käpy avautuu kuivalla ilmalla ja sulkeutuu kostealla ilmalla. Pystyt toteamaan tämän, kun laitat kävyn veteen. Liimaa käpy paperille kärki ylöspäin. Laita kävyn taakse paperinpala, jossa on mittakaava ja pistä neula tai hammastikku yhden käpysuomun läpi. Nyt sinulla on mittausväline, jolla voit mitata ilmankosteutta. Käpysuomujen avautuminen ja sulkeutuminen on hidasta, varaudu vähintään yhden vuorokauden odottamiseen. Lähde: Päivitetty:

5 Pesuaine potaskasta 1. Tee koivupuusta nuotio ja anna sen palaa kunnolla loppuun. 2. Odota kunnes tuhka on jäähtynyt. Siivilöi pois kaikki, mikä ei ole palanut kunnolla. Tarvitset 3-4 dl valmista tuhkaa. 3. Laita tuhka ja litra vettä ruostumattomasta teräksestä valmistettuun kattilaan. Keitä miedolla lämmöllä noin tunnin ajan. 4. Ota kattila pois levyltä ja anna keitoksen seistä, kunnes tuhka on laskeutunut pohjalle. 5. Kaada vesi (lipeä) toiseen astiaan. Siivilöi vesi tarvittaessa. Kattilassa pitäisi olla n. 6 dl lipeää. 6. Kaada pienelle kangaspalalle marjamehua. Laimenna lipeää hieman vedellä ja pese kangaspala lipeävedessä. Käytä kumihanskoja. Potaskasta eli kaliumkarbonaatista voi valmistaa myös saippuaa. Tällöin kaikki vesi keitetään miedolla lämmöllä pois, jolloin jäljelle jää vain kaliumkarbonaatti. Sen jälkeen kaliumkarbonaatti sekoitetaan rasvaan, esim. kookosrasvaan, jolloin saadaan saippuaa. Arkeologisissa kaivauksissa on selvinnyt, että sumerialaisilla oli käytössään potaskasta (kaliumkarbonaatista) ja öljystä valmistettavan saippuan resepti jo 5000 vuotta sitten. Nykypäivän teollisen saippuan valmistuksessa on kyse samasta kemiallisesta ilmiöstä. Gerd Mattsson-Turku, Tapio. Öljy rannalla Aina silloin tällöin saamme lukea karille ajautuneista aluksista ja niiden öljypäästöistä. Sekä meressä että maalla elävien eläinten ja kasvien kannalta on tärkeä, että öljy saadaan talteen niin nopeasti kuin mahdollista. Tehtävän tarkoituksena on tutkia minkälaiset materiaalit imevät öljyä. Miettikää ensin mitkä materiaalit imevät öljyä hyvin ja mitkä huonosti. Perustelkaa. Tutkittavia materiaaleja: puuvilla, nailon, styroksi, hiekka, sahanpuru, keinonahka, turve, höyhenet. Käyttäkää tutkimuksissa vain pieniä määriä öljyä. Laatikaa tuloksista taulukko ja vertailkaa tulokset arviointeihin. Mitkä materiaalit sopisivat tulosten perusteella öljyntorjuntaan? Opettajalle: Värittäkää öljy öljyvärillä, niin se on helpommin tutkittavissa. Lähde: Berit Kurten-Finnäs. Suom. Gerd Mattsson-Turku, Tapio

6 Roudan syvyys Näitä tarvitset: rautakanki muoviputkia narua mittanauha lämpömittareita korkkeja muovimukeja 1. Tee maahan reikiä syksyllä ennen maan jäätymistä. Helpoimmin reiät saa rautakangella. Tee kolme samanlaista metrin syvyistä reikää n. 1 metrin etäisyydelle toisistaan. Jokaiseen reikään laitetaan 1,7 m pitkä ontto muoviputki. Putken pitää näkyä maan pinnan yläpuolella, jotta se näkyy myös talvella kun maassa on lunta. 2. Laita ensimmäiseen putkeen roikkumaan lämpömittari maan korkeudelle, toiseen n. puolen metrin syvyyteen ja kolmanteen n. metrin syvyyteen. Mittaa mittanauhan avulla, kuinka pitkät narut tarvitset, jotta lämpömittarit roikkuvat oikeassa syvyydessä. Sido mittarit kiinni naruihin. 3. Sido narun toiseen päähän korkki, jonka halkaisija on sama kuin muoviputken. 4. Laske mittarit narujen varassa putkiin (tarkista syvyydet) ja sulje putket narun päissä olevilla korkeilla. Laita korkkien päälle vielä muovimukit ylösalaisin. Putkiin ei saa mennä vettä, koska muuten ne jäätyvät talvella, eikä mittareita pysty nostamaan putkesta. Routiminen alkaa kun lämpötila laskee nollan alapuolelle. Routa on edennyt puoli metriä silloin, kun mittari, joka on puolen metrin syvyydessä näyttää nolla astetta. Tällöin metrin syvyydessä oleva mittari on vielä plussan puolella. Tallaa putkien ympärillä olevaa lunta mahdollisimman vähän, jotta lumen eristävä vaikutus ei heikkene. Voit lukea mittarit esim. kerran viikossa. Tällöin näet mikä yhteisvaikutus on ilman lämpötilalla, lumen paksuudella ja roudan syvyydellä. Kirjoita lukemat vihkoon, jolloin luokka voi tutkia tuloksia myöhemmin. Lähde: Skogen i skolan. Suom. Gerd Mattsson-Turku, Tapio Tuulimittari Tuulimittarilla voit mitata paljonko tuulee. Aenometri on hienompi sana tuulimittarille. Tuulimittari osoittaa tuulen voimakkuuden pyörimällä ympäri. Mitä nopeammin mittari pyörii sitä kovemmin tuulee. Laske montako kierrosta mittari pyörii minuutissa. Sillä tavoin saat muutamia arvoja tuulen voimakkuudesta joita voit vertailla. paksua paperia siiviksi 4 muovikuppia tai pientä alumiinivuokaa pitkä ompeluneula ohut terävä neula 4 piirustusnastaa

7 paksu, punainen spriiliukoinen tussikynä lyijykynä jossa raaputuskumi päässä lankarulla, johon kynä voidaan asettaa lauta savea, purukumia tai märkää talouspyyhettä sakset ja veitsi paperia ja kynä kello Leikkaa kaksi liuskaa paksusta paperista joko saksilla tai veitsellä. Niiden tulee olla 5x45 cm. Tee viilto tarkkaan jokaisen liuskan keskelle, ja laita liuskat yhteen ristiksi. Leikkaa 4 muovikuppia siten että kaulus on vain 2 cm. Maalaa yksi kuppi punaiseksi tussikynällä. Kiinnitä yksi kuppi jokaiseen siipeen piirustusnastalla Tee pieni reikä ristikon keskelle ohuella neulalla. Reikä ei saa mennä ristikon läpi koska ristikon pitää pyöriä neulankärjen ympäri. Ota lyijykynä ja neula. Työnnä neulan silmä kynän raaputuskumin läpi siten että neulan kärki näkyy. Lyijykynä toimii tuulimittarin runkona. Laita lyijykynän kärki lankarullaan ja kiinnitä se savella., purukumilla tai märällä talouspaperilla. Liimaa lankarulla puupalaan. Voit myös asettaa lyijykynän kukkaruukkuun joka on täynnä multaa. Sijoita ristikko neulan kärkeen. Puhalla kuppeihin ja katso pyörivätkö siivet. Elleivät siivet pyöri, suurennat ristikon reikää. Mittaat tuulen voimakkuuden laskemalla montako kierrosta tuulimittari pyörii minuutissa. Kokeile tuulen voimakkuuden mittaamista eri paikoissa, metsässä, avonaisella pellolla, puiden alla, talon siimeksessä jne. Lähde: Päivitetty: Vesi räjähdysaineena Täytä 2/3 maustepurkista vedellä. Piirrä purkin kylkeen viiva, joka osoittaa, mihin veden pinta ylettyy. Laita purkki pakastimeen muutamaksi tunniksi. 1. Täyttääkö jää suuremman vai pienemmän tilan kuin vesi? 2. Kumpi painaa enemmän, 1ml jäätä vai 1 ml vettä? 3. Täytä maustepurkki vedellä ja kierrä kansi kiinni. Laita purkki kestävään muovipussiin ja sido aukko kiinni solmulla. Laita pakastimeen muutamaksi tunniksi. Mitä tapahtuu? 4. Miten vesi pystyy räjäyttämään kiveä? Jää täyttää suuremman tilan kuin vesi. Toisin sanoen 1 ml jäätä painaa vähemmän kuin 1 ml vettä. Veden täyttämä purkki räjähtää, kun vesi muuttuu jääksi. Talvella vesi täyttää kallioiden ja kivien raot ja muuttuu jääksi, joka tarvitsee suuremman tilan kuin vesi. Tämä räjäyttää kiven palasiksi. Kalliot ja kivet laajenevat, kun ne lämpenevät. Jos ne lämpenevät tai jäähtyvät hyvin nopeasti, voi syntyä niin suuria jännitteitä, että kivi halkeaa. Siksi tulentekoa kalliolla tulisi välttää. Kallio halkeaa eikä vauriota voi koskaan korjata. Lähde: Experimentbanken, Lunds universitet. Suom. Gerd Mattsson-Turku, Tapio