На прошлой неделе в нашей "Лаборатории открытий" прошло необычное занятие - мы создавали из подручных материалов водяной термометр. Планировалось познакомить ребят с принципом работы этого устройства, используя доступные аналогии и простые объяснения. Но, как всегда, мы пошли дальше, превратив занятие в очередное научное приключение!
Начали с обсуждения, где и для чего нам нужны термометры. Ребята вспомнили, как утром принимается решение о выборе одежды перед выходом в школу, с чего врач, как правило, начинает осмотр больного ребёнка, как принимается решение о начале полевых работ и прочее. Мы поговорили о том, что термометры помогают нам в самых разных ситуациях: от защиты урожая от заморозков до определения, безопасно ли купаться в нашем озере.
Затем мы окунулись в историю. Ребята узнали, что первый прообраз термометра создал итальянский учёный Галилей ещё в 1592 году. Его устройство, называемое термоскоп, стало прародителем всех современных термометров. Мы обсудили, как люди раньше измеряли температуру без приборов — например, просто прикасаясь рукой ко лбу больного. Но, как выяснилось, такой способ не очень точный (достаточно вспомнить наш опыт "Какая вода в миске"), и тут на помощь приходят приборы.
После теории мы перешли к самому интересному — практике. Ребята узнали, что термометр работает благодаря тепловому расширению: жидкость внутри него расширяется при нагревании и поднимается по тонкой трубочке. Просмотрели 20-ю серию российского познавательного мультсериала "Почемучка"
"Тепловое расширение тел"
Краткое содержание серии: Заинтересовавшись тем, как работает обыкновенный уличный термометр, Лена и Серёжа задают вопрос Компьютеру. Они узнают о принципе работы термометра, о тепловом расширении тел в целом и, в частности, о том, почему провода линий электропередач провисают, а в трубопроводах делают п-образные изгибы.
Как мы создавали водяной термометр: шаг за шагом
Для создания термометра нам понадобились:
- пластиковая бутылка с крышкой
- прозрачная пластиковая соломинка
- пищевой краситель
- пипетка (или шприц без иглы)
- пластилин
- растительное масло
- фломастер
- линейка
Шаг 1: Подготовка воды
Наполнили пластиковую бутылочку водой комнатной температуры почти до самого горлышка. Затем добавили пару капель пищевого красителя с помощью пипетки. Краситель помог сделать воду более заметной, чтобы мы могли легко наблюдать за изменениями уровня жидкости в термометре.
Шаг 2: Разметка соломинки
На прозрачной соломинке мы сделали две отметки фломастером: одну на расстоянии 5 см от края, а вторую — на расстоянии 10 см. Эти отметки помогли нам контролировать уровень воды в процессе сборки.
Шаг 3: Сборка термометра
Аккуратно вставляем соломинку до нижней отметки в заранее сделанное в крышке бутылочки отверстие. Следим, чтобы нижний конец соломинки не касался дна ёмкости. Затем герметично фиксируем соломинку пластилином, чтобы она плотно держалась и не пропускала воздух. Очень важно подобрать качественный пластилин, т.к. в нашем случае через него, спустя время, начали просачиваться мельчайшие капельки воды, и долгосрочно использовать своё устройство мы не смогли (через несколько дней уровень воды в соломинке значительно упал).
Шаг 4: Настройка уровня воды
С помощью шприца мы добавили воду в соломинку, чтобы уровень жидкости поднялся примерно на 5 см над горлышком бутылки (до верхней отметки на соломинке). Затем добавили одну каплю растительного масла для предотвращения испарения воды, что помогает термометру работать более точно.
Шаг 5: Проверка термометра
Чтобы убедиться, что термометр работает, мы провели несколько тестов.
Для начала мы зафиксировали температуру в помещении (23 градуса). Это и будет служить ориентиром, т.к. изначально воду использовали комнатной температуры.
Проветрили кабинет — уровень жидкости в соломинке начал медленно опускаться.
Дальнейшие наблюдения провели в последующие дни, т.к. наш водяной термометр работает медленно в силу своей конструкции (необходимо, чтобы весь объём жидкости в ёмкости сравнялся с температурой окружающей среды).
ДОПОЛНЕНО
В солнечный день уровень воды в соломинке поднялся. Предположили, что повысилась температура воздуха в помещении. Сравнили с показаниями комнатного термометра.
Это стало наглядным доказательством того, что наш термометр работает! Мы разобрались в принципе теплового расширения: при нагревании вода расширяется и поднимается по соломинке, а при охлаждении — сжимается и опускается.
Не останавливаемся на достигнутом. Предлагаю парадоксальную задачу для размышления (см. видео ниже). Попробуйте и вы свои силы 👀👇
Для просмотра видео на мобильном телефоне или планшете необходимо переключиться внизу страницы на веб-версию блога
Комментариев нет:
Отправить комментарий