Hoće li se led uvijek taliti na 0 °C i je li vrelište vode uvijek 100 °C? Učenici se već u osnovnoj školi upoznaju s agregacijskim stanjima tvari i prijelazima među njima. No, to se znanje može produbiti tako da se opažanja (makroskopska razina) koja su im uglavnom poznata povežu s promjenama koje se zbivaju na čestičnoj razini (submikro razina). Pri tome vam može koristiti pokus Od leda do vodene pare. Učenicima u skupinama zadajte da stalnim plamenom ili grijačem zagrijavaju led i mjere temperaturu vode svakih 30 sekundi. Podatke mjerenja učenici mogu izravno unositi u tablicu u Excelu. Mjerenje traje sve dok se voda ne dovede do vrenja, a zatim traje još tri minute. Upute za pokus učenici mogu pratiti na tabletu ili računalu, a uz upute im na radni listić možete postaviti pitanja povezana s pokusom koja će ih usmjeriti u dodatnom istraživanju. Pitanja postavite u Wordu ili alatu OneNote. Učenici na temelju prikupljenih podataka trebaju nacrtati dijagram ovisnosti temperature vode o vremenu zagrijavanja. Osim na milimetarskom papiru, navedeni dijagram mogu nacrtati i u Excel dokumentu. Nacrtani dijagram iskoristite za povezivanje makroskopske i submikro razine koncepta promjena agregacijskih stanja. Vrlo često vrelište vode koje se izmjeri pokusom odstupa od 100 °C. Taj podatak otvara mogućnost za raspravu o razlozima odstupanja, pri čemu je najčešći razlog tlak zraka u učionici.
Uvođenjem faznog dijagrama učenici mogu vidjeti što će se događati s agregacijskim stanjima tvari, ovisno o uvjetima tlaka i temperature. Osim izvođenja predloženog pokusa, navedene promjene možete proučavati i s pomoću flash animacije Vrenje čiste tvari (Boiling of a pure substance).

U tome slučaju možete promatrati promjenu temperature vode samo u intervalu od 16 °C do 100 °C.

Na Nacionalnom portalu za učenje na daljinu „Nikola Tesla“ – Digitalni obrazovni sadržaji, Kemija nastavnici, Fazne promjene, Popratne fizikalne promjene tijekom zagrijavanja i hlađenja, str. 1., možete pronaći obrazovne sadržaje povezane s promjenama temperature vode kad se led zagrijava do vodene pare, a na str. 2. učenici to  mogu vidjeti i za druge tvari. (Za pristup Nacionalnom portalu za učenje na daljinu „Nikola Tesla“ potreban je elektronički identitet u sustavu AAI@EduHr.)

Postupci potpore

Upute za rad s digitalnim alatima za učenike s teškoćama nalaze se u Didaktičko-metodičkim uputama za prirodoslovne predmete i matematiku za učenike s teškoćama. Sve aktivnosti koje se provode po prvi put, kao što je crtanje grafova u Excelu, provedite tako da zajedno s učenikom prođete sve korake aktivnosti i da učenik dobije hodogram aktivnosti sa slikovnim predloškom za samostalno vođenje predviđenih aktivnosti. To je posebno važno za usvajanje načina uporabe digitalnih alata. Učenicima s teškoćama u učenju pripremite pitanja (kratka i nedvosmislena) na koja nakon gledanja animacije trebaju dati odgovore (kratke i jasne). Učenici trebaju imati slikovni pojmovni rječnik kao podsjetnik za ključne pojmove te sažetak svakoga pokusa uz sliku sa zaključkom.

Može li tekući dušik ubrzati rad računala? Overclocking procesora, između ostalog, može se postići hlađenjem, a ukapljeni plinovi poput tekućeg dušika često se upotrebljavaju za hlađenje. U nekim ekstremnim slučajevima može se upotrijebiti i tekući helij. Neka učenici na mrežnim stranicama istraže koji se plinovi upotrebljavaju kao sredstva za hlađenje i na kojem načelu djeluju. Kao polazišnu točku za istraživanje mogu se poslužiti izvorom 1. ili mrežnim stranicama na kojima je istaknuta upotreba nekog ukapljenog plina, primjerice izvor 2. i izvor 3. Osim toga, predložite učenicima da na temelju faznog dijagrama dušika, izvor 4. odrede vrelište dušika pri tlaku od 1 atm ili na koju temperaturu je potrebno ohladiti uzorak dušika pri tlaku od 1 atm da bi se dušik kondenzirao. Na temelju rezultata istraživanja učenici mogu za školske stranice ili za neki postojeći i pogodan blog napisati članak ili „kemijske crtice“ povezane s primjerice, primjenom tekućega dušika u kulinarstvu ili s overclockingom. Osim primjene, važno je upozoriti i na opasnosti koje prijete pri nestručnom rukovanju navedenim kemikalijama.

Jedno od mjesta gdje se upotrebljavaju ukapljeni plinovi za hlađenje supravodiča jest  Institut Ruđer Bošković. Na mrežnoj stranici Instituta možete saznati više o njegovu radu i organizirati dolazak učenika na npr. Otvorene dane Instituta.

Postupci potpore

Svaki zadatak za rad na nastavi ili kod kuće treba imati i vremenski okvir kojim se uzimaju u obzir interesi i mogućnosti učenika s teškoćama. Omogućite učenicima postupno osamostaljivanje planiranjem rada u paru sa suučenikom koji je samostalan, ali zna usmjeravati druge. Svakako osigurajte produljeno vrijeme rada. U razumijevanju novog sadržaja učenicima mogu pomoći predlošci sa slikovnim pojmovnim rječnikom kao podsjetnikom na ključne pojmove.

Suhi led ima svojstvo sublimacije, pa zbog energijskih promjena koje se zbivaju tijekom toga prijelaza ima vrlo raširenu upotrebu. Može li se balon napuhati uz pomoć suhoga leda? Uputite učenike na zanimljiv pokus prikazan u videozapisu Balon sa suhim ledom (Dry Ice Balloon – Sick Science! #162), u trajanju od 1:22 min. Prijevod uz videozapis možete vidjeti na mrežnoj stranici Amara. Zadajte učenicima da navedu što opažaju kad se komadić suhog leda stavi u balon i što zaključuju na temelju opažanja. Zatim im predložite da istraže što je to suhi led i za što se upotrebljava. Kao polazišnom točkom za istraživanje mogu se poslužiti izvorom 5. S obzirom na to da će vjerojatno uočiti da se suhi led upotrebljava kao sredstvo za hlađenje i sredstvo za čišćenje, potaknite ih da izradom modela na submikro razini objasne način hlađenja hrane s pomoću suhog leda. Modele mogu izraditi na razini čestičnog crteža u programima Microsoft PowerPoint ili Canva. Na Nacionalnom portalu za učenje na daljinu „Nikola Tesla“ – Digitalni obrazovni sadržaji, Kemija nastavnici, Fazne promjene, Promjena agregacijskog stanja, str. 14. možete pronaći obrazovne sadržaje povezane sa sublimacijom.

(Za pristup Nacionalnom portalu za učenje na daljinu „Nikola Tesla“ potreban je elektronički identitet u sustavu AAI@EduHr.)

Postupci potpore

Na domjencima ili u barovima sve se češće poslužuju kokteli sa suhim ledom. Iako suhi led obično piće pretvara u neobičnu tekućinu koja se „dimi“, njegova uporaba neopreznim rukovanjem može dovesti do ozbiljne nezgode. Učenici s teškoćama mogu u paru sa suučenikom iz razreda na izvoru 6. pronaći recept za koktel sa suhim ledom. Osim recepta, učenici trebaju istražiti i kojih se mjera opreza potrebno pridržavati pri konzumaciji takvih koktela. Navedeno mogu pokazati ostatku razreda pomoću alata za kolaboraciju kao što je Padlet. Upozorite učenike da, ako koktel sadržava alkohol, izmijene recept tako da postane recept za bezalkoholni koktel. Naglasak treba biti na svojstvima suhog leda i mjerama opreza pri rukovanju s njim, a ne na receptu. Svakako ne treba poticati učenike da sami pripremaju takve koktele u kućnoj radinosti.

Ako novo gradivo povežete s učenicima bliskim primjerima (efekti na koncertima popularnih pjevača ili skupina, kazališnim predstavama, pa i pri kuhanju nekih jela i slastica), učenici će brže usvojiti novo gradivo. U razumijevanju sadržaja učenicima mogu pomoći predlošci sa slikovnim pojmovnim rječnikom kao podsjetnikom na ključne pojmove.

Fazne promjene ne moraju nužno značiti prijelaz između agregacijskih stanja. Primjer je toga kovanje željeza, tijekom kojeg dolazi do promjena strukture kristalne rešetke, ovisno o promjeni temperature. Da se time mijenjaju i svojstva tvari učenici mogu provjeriti pokusom Usporedba svojstava ukosnice i željeznog čavla iz online udžbenika e-Kemija, autora M. Sikirice, M. Vrbnjak Grđan i K. Holenda, gdje možete preuzeti i opis pokusa, pitanja i tumačenje rezultata.

Nakon izvođenja pokusa učenici mogu još jednom pogledati snimljeni videozapis pokusa Čelik i ponoviti koje se promjene događaju tijekom izvođenja te kako su svojstva tvari povezana s njezinom fazom. Učenici s izraženijom sklonošću povijesti mogu istražiti koja je razlika u postupku izrade npr. japanske katane i viteškog mača u srednjovjekovnoj Europi te kako struktura i svojstva navedenih predmeta ovise o načinu izrade.

Postupci potpore

Učenicima s teškoćama osigurajte produljeno vrijeme rada. Pripremite im pitanja (kratka i nedvosmislena) na koja nakon gledanja odabranoga videozapisa trebaju odgovoriti. Sažetak pokusa neka bude napisan jasno, kratko i sa zaključkom.

Na poveznici časopisa National Geographic, izvor 7. učenicima pokažite karte koje prikazuju kako bi Zemlja izgledala kad bi se sav led rastalio. Isječke s karte možete učenicima pokazati i pomoću videozapisa Kako bi izgledala Zemlja kada bi se sav led otopio (What the Earth would look like if all the ice melted).  Upozorite učenike na neispravnost izraza „otapanje leda“, koji se redovito javlja u svakodnevnoj komunikaciji. Na interaktivnoj karti učenici mogu istražiti koliko bi bilo poplavljeno područje njihova rodnog mjesta ili nekog drugog područja u svijetu kad bi se razina vode podigla za određenu visinu, npr. 5 m. Na predloženoj poveznici nalazi se aplikacija koja na Google karti prikazuje prekrivenost površine vodom, a učenici mogu sami birati područje i visinu vode.

Povežite pojavu taljenja leda s ekološkim problemima današnjice kao što su učinak staklenika i globalno zatopljenje. Valja naglasiti i da je vodena para jedan od najutjecajnijih stakleničkih plinova. Uz navedenu aktivnost učenicima postavite i istraživačko pitanje: Zašto led pluta na vodi?, odnosno zašto se uopće javlja anomalija vode. Istražujući navedenu pojavu učenici će imati priliku uvidjeti kako oblik molekule utječe na međumolekulske interakcije i svojstva tvari te kako se to odražava na svakodnevni život.

Postupci potpore

Učenici s poteškoćama mogu u paru sa suučenikom potražiti na interaktivnoj karti područje u kojem žive ili neko drugo područje koje ih zanima i istražiti što bi se dogodilo s navedenim područjem kad bi se razina mora povisila za različite visine, npr. 5 m, 10 m i 20 m.

Kako nastaju rosa i mraz? Ovisi li njihovo nastajanje samo o temperaturi zraka ili ima još čimbenika koji utječu na njihovo stvaranje? Učenici mogu sami istražiti u kojim uvjetima nastaju rosa i mraz pomoću limenke, vode, leda, soli i termometra.

 Pokus 1:  Nastajanje rose

1. Očitajte i zabilježite temperaturu zraka.
2. Napunite limenku do pola vodom.
3. Uronite termometar u vodu i dodajte komadiće leda, dok miješate smjesu.
4. Pozorno gledajte vanjsku stranu limenke i na prvi znak pojavljivanja kapljica vode očitajte i zabilježite temperaturu.

Učenicima uz pokus možete postaviti pitanja:

1. Opišite opažanja tijekom izvođenja pokusa.
2. Odakle potječe voda koja se kondenzira na limenci?
3. Kolika je razlika između temperature zraka i temperature kondenzacije vode?
4. Očekujete li istu temperaturu kondenzacije ukoliko idući dan ponovite isti pokus?
5. O kojim čimbenicima ovisi temperatura pri kojoj će nastati rosa?

 Pokus 2:  Nastajanje mraza

1. Očitajte i zabilježite temperaturu zraka.
2. Napunite limenku do pola ledom.
3. Uronite termometar u led i dodajte kuhinjsku sol, dok pažljivo miješate smjesu.
4. Pozorno gledajte vanjsku stranu limenke i na prvi znak pojavljivanja kristalića leda očitajte i zabilježite temperaturu.

Učenicima uz pokus možete postaviti pitanja:

1. Opišite opažanja tijekom izvođenja pokusa.
2. Odakle potječe voda koja se kristalizira na limenci?
3. Kolika je razlika između temperature zraka i temperature kristalizacije vode?
4. Očekujete li istu temperaturu kristalizacije ukoliko idući dan ponovite isti pokus?
5. O kojim čimbenicima ovisi temperatura pri kojoj će nastati mraz?
6. Koja je razlika u uvjetima nastajanja rose i mraza?
7. Koje promjene agregacijskih stanja se događaju prilikom nastanka rose i mraza?

Učenici mogu napraviti i dodatno istraživanje pomoću uređaja Labdisc, tako da ponove pokuse u različito doba dana ili kroz nekoliko dana, te uz mjerenje temperature, mjere i vlažnost zraka. Rezultate mogu prikazati grafički pomoću alata Excel.

Dodatno, pomoću istog uređaja mogu otići u šetnju pri kojoj će mjeriti temperature zraka i tla, te vlažnost zraka duž svoje staze. Svoju putanju kretanja mogu pratiti pomoću integriranog GPS uređaja unutar Labdisc uređaja. Na temelju rezultata mjerenja i ranije provedenih pokusa, mogu pretpostaviti u kojim dijelovima šetnice će se ranije javiti rosa ili mraz. Ako ih opaze prilikom šetnje, mogu ih fotografirati. Svoje istraživanje mogu predstaviti drugima prezentacijom koju mogu podijeliti s drugima pomoću alata za kolaboraciju Padlet.

Postupci potpore

Za učenike s teškoćama možete pripremiti slikovnu uputu za izvođenje pokusa, primjerice pomoću alata Pixton.

Za učenike koji žele znati više

Na poveznici časopisa National Geographic, izvor 7. učenicima pokažite karte koje prikazuju kako bi Zemlja izgledala kad bi se sav led rastalio. Isječke s karte možete učenicima pokazati i pomoću videozapisa Kako bi izgledala Zemlja kada bi se sav led otopio (What the Earth would look like if all the ice melted).  Upozorite učenike na neispravnost izraza „otapanje leda“, koji se redovito javlja u svakodnevnoj komunikaciji. Na interaktivnoj karti učenici mogu istražiti koliko bi bilo poplavljeno područje njihova rodnog mjesta ili nekog drugog područja u svijetu kad bi se razina vode podigla za određenu visinu, npr. 5 m. Na predloženoj poveznici nalazi se aplikacija koja na Google karti prikazuje prekrivenost površine vodom, a učenici mogu sami birati područje i visinu vode.

Povežite pojavu taljenja leda s ekološkim problemima današnjice kao što su učinak staklenika i globalno zatopljenje. Valja naglasiti i da je vodena para jedan od najutjecajnijih stakleničkih plinova. Uz navedenu aktivnost učenicima postavite i istraživačko pitanje: Zašto led pluta na vodi?, odnosno zašto se uopće javlja anomalija vode. Istražujući navedenu pojavu učenici će imati priliku uvidjeti kako oblik molekule utječe na međumolekulske interakcije i svojstva tvari te kako se to odražava na svakodnevni život.