PoznÁvacÍ blok „Papier a teplo“
Popis aktivít

„Kúzla“ s ohňom - abstrahovanie

Prostriedkom k abstrahovaniu je séria paralelných prípadov – jednoduchých demonštrácií, ktoré kvôli bezpečnosti predvádza učiteľ. Žiaci však nie sú pasívnymi divákmi, zapájajú sa do tvorby hypotéz, návrhov riešení.

1. Horenie novín

Pomôcky: veľa novín, zápalky, nehorľavá podložka (napríklad väčší plech), dlhý peán / svorka / kliešte na držanie horiaceho papiera, vedro s vodou

Časová náročnosť: 10 minút

Metodika:
Pozor: Aktivitu je potrebné realizovať na otvorenom priestranstve, treba dávať pozor na vietor alebo prievan! Noviny páli učiteľ, žiaci mu len asistujú.
Žiaci pri pohľade na pomôcky bezprostredne reagujú otázkou: „Budeme robiť oheň?“ Učiteľ môže na ňu priamo nadviazať a spýtať sa žiakov: Zapaľovali ste už niekedy vatru / táborák / drevo v krbe? Boli ste úspešní? Ako presne ste oheň zapaľovali? Ak niektorí žiaci uvedú, že zapaľovali oheň pomocou horiaceho kusa papiera / novín, učiteľ ich vyzve, aby mu ukázali, čo má s novinami urobiť, ako ich upraviť, ako ich zapáliť tak, aby dobre horeli. Vybraní žiaci podávajú učiteľovi pripravené noviny a ukazujú, kde má priložiť horiacu zápalku.

Druhou výzvou pre žiakov je pripraviť noviny tak, aby z nich zhorela čo najmenšia časť. Dobrovoľníci / vybraní žiaci podávajú učiteľovi pripravené noviny a ukazujú, kde má priložiť horiacu zápalku.

Čo možno oceniť: bezpečné správanie sa žiakov, poznatky o bezpečnom narábaní s ohňom, praktické zručnosti

Skúsenosti: Mladší účastníci tábora (deti vo veku 10-12 rokov) predpokladali, že noviny najlepšie zhoria, ak budú čo najväčšou časťou v plameni, preto ich niekoľkonásobne poskladali na polovicu, prípadne zvinuli do tvaru valčeka. Neuvedomovali si význam prístupu vzduchu pre horenie.

2. „Pálenie“ bankovky

Pomôcky: papiere, bankovky, zmes liehu a vody v pomere 1:1, pohár / miska na ponorenie papiera do zmesi liehu a vody, zápalky, liehový kahan, vedro s vodou, kovová podložka, dlhý peán / svorka / kliešte na držanie horiaceho papiera

Časová náročnosť: 10 minút

Metodika: Učiteľ predvedie žiakom demonštráciu „pálenia“ bankovky: ponorí bankovku do zmesi liehu a vody, uchytí ju do klieští a zapáli. Žiaci tvoria hypotézy – snažia sa vysvetliť, prečo napriek plameňu bankovka nezhorela. Štandardnú hypotézu, že bankovka bola ponorená do liehu (bez vody, učiteľ vyvráti demonštráciou zapálenia papiera namočeného v čistom, resp. vysoko koncentrovanom liehu).
Teplota vzplanutia denaturovaného liehu (94% etanol) je 13 °C [17]. Teplota plameňa horiaceho liehu je viac ako 1200°C [16]. V prípade namočenia papiera do vysoko koncentrovaného liehu sa stihne vznietiť aj papier.
Učiteľ podporuje ďalšie úvahy žiakov. Napríklad: Čo by sme mohli urobiť, aby teplo, ktoré vzniká pri horení liehu nezapálilo papier?
Ak je lieh zmiešaný s vodou, časť tepla vzniknutého horením sa spotrebúva na vyparovanie vody. Pri použití zmesi liehu a vody v pomere 1:1 sa papier nezapáli. Pri väčšom zastúpení vody v zmesi malé množstvo liehu rýchlo zhorí, po odstránení zdroja tepla horenie nepokračuje. Bankovka ostane mokrá.

Skúsenosti: Deti v tábore predpokladali, že bankovka bola namočená v čistom liehu. Animátor uviedol doplňujúcu demonštráciu s čistým liehom a prezradil, že bankovka, ktorá nezhorela bola namočená v zmesi liehu a vody. Po tejto informácii sa niektoré deti pokúsili vysvetliť význam vody v experimente odvolávajúc sa na veľkú tepelnú kapacitu vody. Deti predpokladali, že voda sa len zahreje. Animátor ich upozornil, že bankovka ostala suchá a teda teplo sa spotrebovalo aj na odparenie vody.

3. Papier na kovovej tyči

Pomôcky: papiere, papierová páska, kovový stojan s podložkou, rôzne kovové tyče, zápalky, liehový kahan, vedro s vodou, kovová podložka

Časová náročnosť: 10 minút

Metodika: Učiteľ priloží plameň k papieru tesne navinutému na železnej tyči. Vzduch má k papieru prístup, teplota plameňa je dostatočná a papier predsa nehorí. Ako je to možné?
Kov v porovnaní s papierom oveľa lepšie prijíma teplo od plameňa a odvádza ho ďalej od zdroja. Teplota papiera tak nedosiahne zápalnú teplotu. Ak je papier navinutý vo väčšom počte vrstiev, môže vonkajšia vrstva obhorieť.
Ak papier nie je na tyči navinutý tesne, vzduch medzi vrstvami papiera neodvádza teplo dostatočne a papier začne horieť.
Demonštráciu je predviesť pri rôznych podmienkach – s navinutím papiera na tyče z materiálov s rôznou tepelnou vodivosťou.

Skúsenosti: Staršie deti (13 – 15 rokov) v tábore pri vysvetľovaní demonštrácie používali pojem tepelná kapacita. Ďalšia diskusia odhalila, že napriek používaniu pojmu nemali predstavu, čo vyjadruje. Viacerí používali označenie tepelná kapacita nediferencovane od pojmu tepelná vodivosť. Niektoré deti sami navrhli skúmanie vedenia tepla v rôznych materiáloch, porovnávali vedenie tepla v papieri, vode, kove.