Pokus 1: Kako u bocu ugurati jaje?

Za izvođenje pokusa pripremite čistu praznu staklenu bocu, oguljeno tvrdo kuhano jaje, komad papira i upaljač. Postavite kuhano jaje na otvor staklene boce (jaje ne može ući u bocu) i zatražite od učenika da predlože način da jaje uguramo u bocu, a da pritom ne oštetimo ni jaje ni bocu. Neka svoje prijedloge obrazlože.

Potom izvedite pokus. Zapalite papir i ubacite ga u bocu. Postavite jaje na otvor boce te pričekajte nekoliko trenutaka. Postavite učenicima pitanja: Što se dogodilo? Zašto je jaje uletjelo u bocu?

Što je bilo u boci? Kako taj zrak zamišljamo u molekulsko-kinetičkom modelu idealnog plina? Što se događa s molekulama zraka kad se zrak zagrijava? Što se tada događa s tlakom zraka u boci?

Zašto se vatra ugasi? Što se događa s temperaturom zraka? Možemo li jaje izvući iz boce?

Jesmo li mijenjali obujam zraka u ovome pokusu? Uočavate li neku povezanost promjene tlaka i temperature plina pri stalnom obujmu?

Zadajte učenicima da opišu pokus, izvedu zaključke i prezentiraju ih uz pomoć online alata za izradu infografika, izvješća, plakata i prezentacija Piktochart.

Ako vam ostane vremena, nakon provedene aktivnosti porazgovarajte s učenicima o tome u koju bi vrstu otpada odložili bocu i ljuske od jajeta.

Napomena: Izohorna promjena je samo onaj dio pokusa kad papir izgori i temperatura zraka u boci počne padati, a s njom i tlak zraka.

Postupci potpore

Učenicima s teškoćama omogućite aktivno sudjelovanje. Neka zapisuju uočeno u svojim skupinama te snimaju i fotografiraju pokus. Prije izvođenja pokusa učenike podsjetite na pravila ponašanja tijekom izvođenja pokusa kako bi se spriječile moguće negativne posljedice.

U Didaktičko-metodičkim uputama za prirodoslovne predmete i matematiku za učenike s teškoćama možete pronaći kako učenike uključiti u aktivnost uporabe web-simulacija, prikupljanja i obrade podataka uz pomoć digitalnih alata te praktičan rad. 

Porazgovarajte s učenicima o tome zašto se različiti sprejevi kao što su lak za kosu, dezodoransi, pa čak i zatvorene prazne plastične boce ne smiju držati na suncu. Je li točno reći da je „eksplodirala plinska boca“? Što je u tom slučaju eksplodiralo?

Kako bismo matematički opisali vezu između tlaka i temperature pri stalnom obujmu plina?

Kako bismo provjerili svoju pretpostavku? Što bismo mjerili, a koje bismo termodinamičke veličine držali konstantnima?

Neka učenici načelno predlože tijek pokusa kojim bi, kontrolirajući varijable, provjerili svoju pretpostavku.

 Pokus 2: Ovisnost tlaka o temperaturi u boci spreja

Za izvođenje pokusa pripremite posudu s vodom koju ćete zagrijavati i time mijenjati temperaturu suhoga zraka stalnog obujma zatvorenog u tikvici uronjenoj u vodu.

U tikvicu uronite termometar te je spojite uz pomoć kratke cijevi s manometrom.

Mjerenjem tlaka i temperature odredite najmanje pet parova vrijednosti tih veličina te ih tablično prikažite. Nacrtajte graf u p–T dijagramu u programu Logger Pro ili u programu dinamične matematike Geogebra.

Analizirajte graf. U kakvom su odnosu termodinamičke veličine tlak i temperatura plina? Kako bismo matematički zapisali njihov odnos?

Postupci potpore

Učenike s teškoćama uključite tako da aktivno sudjeluju u aktivnosti.

Prije izvođenja praktičnog rada podsjetite učenike na pravila ponašanja tijekom izvođenja pokusa, posebice kad je u pitanju zagrijavanje.

Ako u razredu imate učenike sa specifičnim teškoćama poučavanja, provjerite razumijevanje svake oznake u matematičkim izrazima prije rješavanja zadataka. Prije izvođenja pokusa kratko učenicima iznesite korake u radu kako bi mogli predvidjeti što će se događati, što će svim učenicima (posebno učenicima s poremećajem pažnje i hiperaktivnosti) olakšati sudjelovanje u aktivnosti.

U Didaktičko-metodičkim uputama za prirodoslovne predmete i matematiku za učenike s teškoćama možete pronaći kako učenike uključiti u praktičan rad.

Ako nemate mogućnosti izvesti pokus, u istu svrhu možete iskoristiti Phet interaktivnu simulaciju.

Problem otvorite primjerima iz života, primjerice: Zbog čega tlak u napuhanoj lopti ili gumi bicikla po toplom i hladnom vremenu nije jednak?

Zatražite od učenika da pretpostave kako matematički iskazati odnos tlaka i temperature plina pri stalnom obujmu. Pretpostavke provjerite u Phet interaktivnoj simulaciji i programu Logger Pro.

Postavite u simulaciji broj molekula i obujam plina kao konstantne veličine. Očitajte vrijednost tlaka za pet različitih temperatura plina. Dobivene podatke unesite u tablicu. Simulaciju izvedite za dvije vrste čestica različitih masa.

Pokrenite Logger Pro i unesite podatke iz tablice. Pretpostavite izgled grafa u p–T dijagramu te provjerite preklapaju li se točke iz tablice s pretpostavljenim izgledom grafa.

Do zaključaka učenike vodite pitanjima.

Iskažite matematički odnos između tlaka i temperature plina pri stalnom obujmu riječima.

Možete li taj odnos objasniti primjenjujući molekulsko-kinetički model plina?

Iskažite taj odnos uz pomoć matematičkog izraza.

Razgovarajte s učenicima o tome gdje uočavaju navedenu zakonitost u svakodnevnom životu, na jednak način kako je opisano u prethodnoj aktivnosti.

Postupci potpore

Zadatke koje učenici trebaju odraditi uz pomoć simulacije pripremite na pisanome predlošku tako što ćete ih označiti brojevima i navesti jednog ispod drugog. Na taj će način učenici moći samostalno nadgledati svoj rad, što će doprinijeti većoj razini samostalnosti učenika. Ispod svakoga zadatka postavite pitanje na koje će učenik odgovoriti, a koje će biti povezano s promjenom ili rezultatom koji je dobio mijenjanjem parametara na simulaciji.

Pitanja postavite tako da učenik kratko nadopuni ili zaokruži točan odgovor. Ako učenik ne može odgovoriti na pitanje Zašto?, ponudite mu odgovore, među kojima učenik bira onaj koji je točan. Pitanja za promišljanje isto tako mogu biti sastavljena s ponuđenim odgovorima, među kojima učenik bira one točne.

Započnite razgovorom s učenicima. Znaju li gdje je zabilježena najniža temperatura na Zemlji i koliko ona iznosi? Znaju li možda podatke o zabilježenim temperaturama na nekim drugim planetima Sunčeva sustava? Znaju li iznos temperature u dubokom svemiru?

Što je apsolutna nula temperature? Zašto je uvedena?

Uputite učenike na Phet interaktivnu simulaciju iz prethodne aktivnosti i iskoristite je za određivanje temperature apsolutne nule u Celzijevoj temperaturnoj ljestvici. Pri tome promatrajte gibanje čestica. Raspravite s učenicima o tome kako na molekulskoj razini opažamo smanjenje tlaka, a kako temperature, te kakvo je gibanje čestica na apsolutnoj nuli temperature.

Nacrtajte p–t graf s temperaturom iskazanom u Celzijevim stupnjevima u programu Logger Pro. Odredite vrijednost apsolutne nule iz svojih podataka.

Pri kojoj temperaturi tlak iznosi 0 Pa? Što bi se dogodilo s tlakom kad bismo još snizili temperaturu? Je li to moguće? Ovisi li ta temperatura o vrsti plina (usporedite podatke za plinove različitih masa)?

Usporedite svoj rezultat s vrijednosti apsolutne nule koja iznosi –273 °C. Koliko je odstupanje u postotcima?

Postupci potpore

Nepoznate ili nove ključne pojmove učenicima objasnite na zoran način, uz pomoć slikovnog predloška i kratkog opisa. To je posebno važno za učenike sa specifičnim teškoćama poučavanja. Pri preračunavanju mjernih jedinica obratite pažnju na točnost prepisanih ili napisanih vrijednosti te po potrebi učenicima s diskalkulijom omogućite računanje manjim brojevima, uporabu kalkulatora i/ili podsjetnika s potrebnim formulama.

U Didaktičko-metodičkim uputama za prirodoslovne predmete i matematiku za učenike s teškoćama možete pronaći kako učenike uključiti u aktivnost obrade podataka uz pomoć digitalnih alata.

Kako će izgledati izohora u p-T, V-T i p-V dijagramu? Koje veličine povezuju ti dijagrami? Koje se veličine u izohornoj promjeni mijenjaju, a koja je stalna?

Možemo li uz pomoć grafičkog prikaza zaključiti koja od dvije izohore predstavlja stanja pri većem obujmu?

Za vježbu zatražite od učenika da izohoru prikažu u p–T, V–T i p–V dijagramu u programu dinamične matematike Geogebra.

Neka u svakom dijagramu prikažu najmanje dvije izohore i neka naznače koja prikazuje veći obujam.

Postupci potpore

U Didaktičko-metodičkim uputama za prirodoslovne predmete i matematiku za učenike s teškoćama možete pronaći kako učenike uključiti u aktivnost obrade podataka uz pomoć digitalnih alata.

Pri grafičkoj obradi podataka učenicima je važno objasniti značenje podataka unesenih u graf.