Nanovand - naonoteknologi omkring vand Naturvidenskab for alle udgives af Fysiklærerforeningen Nanovand - naonoteknologi omkring vand

 

Eksperimenter med udgangspunkt i
Nanovand – nanoteknologi omkring vand. Naturvidenskab for alle, 3. årgang, Nr. 1/2009

Eksperiment 1 - Vandmolekylet er en dipol

Materialer: Ballon

Blæs en ballon op. Tænd for vandhanen. Lad vandet løbe i så tynd en stråle som muligt.

Gnid en ballon mod en trøje, så ballonen bliver elektrisk opladet. Hold ballonen tæt ind til vandstrålen uden at røre strålen.

Hvad ser man? Tag et foto. Giv en forklaring på observationen. Forklaringen skal indeholde ordene ”vandmolekylerne drejes”.

 

Eksperiment 2 - Jern flyder på vand

Materialer: 250 mL bægerglas, filtrerpapir, synål, metalclips

clips og synålSkyl et bægerglas flere gange med vand, og fyld det næsten helt op med vand. Buk en clips, som tegningen viser. Læg en synål på den bøjede clips, og sæt langsomt clipsen ned gennem vandoverfladen. Tag et foto af den flydende nål.

Hvis nålen synker, prøves følgende. Tag nålen op, og tør den fuldstændigt. Læg et lille stykke filtrerpapir ned på vandoverfladen, og læg hurtigt nålen ned midt på filtrerpapiret. Hvis ikke filtrerpapiret går til bunds, skubbes det lidt ned.

Gentag forsøget med en clips i stedet for nålen. Luk clipsen lidt op, så der ikke er to metalflader, der rører hinanden. Læg clipsen ned på vandoverfladen. Tag et foto.

Hvordan ser vandoverfladen ud under nålen og clipsen? Synålen og clipsen er lavet af jern, der er mere end syv gange tungere end vand. Forklar, hvorfor en synål og en clips kan flyde på vand.

 

Eksperiment 3 - Overfladespændingen som en kraft

Materialer: metaltråd, sytråd, vandfad, sæbeboblevand

Hænder og trådrammeBuk en metaltrådsramme som vist på tegningen. Bind en sytråd fast til hver side af rammen. Sytråden skal være ca. to cm længere end afstanden over rammen. Bind en kort sytråd fast midt på den første sytråd.

Hæld lidt sæbeboblevand i bunden af et vandfad og dyp metalrammen ned i det. Løft rammen op. Der skal nu være en sæbehinde over hele rammen.

Berør med en tør finger sæbehinden på den side, hvor den løse sytråd ligger. Hvad sker der? Tag et foto. Træk lidt frem og tilbage i den løse sytråd. Hvad sker der?

Giv en forklaring på det skete med brug af ordene ”mindste overflade”.

 

Eksperiment 4 - Modelforsøg for måling af overfladespænding

Materialer: fem sugerør med knæk, sæbebobleopløsning, flad bakke (mindst 10 × 25 cm)

SugerørsrammeFire sugerør med knæk afklippes og sættes ind i hinanden, så der dannes et rektangel på ca. 8 × 20 cm. For lettere at kunne samle sugerørene, kan enden af et sugerør udvides ved at trykke spidsen af en kuglepen ind i røret.

Klip bøjning og det øverste stykke af et sugerør, og læg det lige rør tværs over rektanglet.

Hæld sæbebobleopløsning i en flad bakke. Dyp sugerørsrektanglet med det lige sugerør på i sæbeopløsningen. Løft det op og læg det på bordet. Hvad sker der med det lige sugerør?

Sæt en tør finger ned i sæbehinden på den ene side af det lige sugerør. Hvad sker der?
Gentag forsøget, og sæt denne gang fingeren ned i sæbehinden på den anden side af sugerøret.
Brug ordet ”vinkelret” i din forklaring på det observerede.

 

Eksperiment 5 - Måling af overfladespænding

Materialer:  stort bægerglas, vægt med visning af hundrededele af et gram, 0,5 mm uisoleret kobbertråd, sytråd

BøjleBuk af kobbertråd en bøjle, som tegningen viser. Afstanden mellem de lodrette grene skal være 5,0 cm, og højden af grenene 15 mm. Grenene skal være parallelle og vinkelrette på tværstangen.

Bind et stykke sytråd i løkken midt på tværstangen. Vask bøjlen grundigt i sulfo, og skyl den helt ren. Herefter må bøjlen kun røres på det øverste af løkken, så metallet er helt fedtfrit.

Fyld destilleret vand i et bægerglas til en højde på omkring fire cm. Sæt glasset på en vægt. Nulstil vægten.

Hold kobberbøjlen i sytråden og sænk bøjlen helt ned i vandet. Træk herefter langsomt bøjlen op gennem vandoverfladen. Der vil nu hænge en vandhinde i bøjlen. Bliv ved med at trække, til vandhinden slipper bøjlen. Gentag forsøget flere gange.

OpstillingSe nøje på bøjlen, når den er trukket op af vandet. Hvis bøjlen er våd, er det vandet, der er blevet revet over, og man har målt overfladespændingen. Hvis bøjlen er tør, var det adhæsionen mellem bøjle og vand, der brød først, og så har man ikke målt overfladespændingen.

Aflæs den minimale værdi, som vægten viser, det vil sige værdien lige før, vandet slipper bøjlen. Hvor stort var det største massetab? Omregn ved hjælp af formlen F = m · g denne værdi til den kraft, som man har trukket med i sytråden. Tyngdeaccelerationen, g, har værdien 9,82 N/kg.

Vurdér, hvor på grenene vandoverfladen er, når vandhinden slipper bøjlen. Dvs. mål højden, hmax, som vandhinden når op over vandoverfladen.

Arbejdet for at trække væskehinden op er givet A = F · hmax

Idet afstanden mellem de parallelle grene kaldes l, fås:

Arealforøgelse af overfladen er 2 · l · hmax.

Da overfladespændingen er lig med arbejdet for at øge overfladearealet med netop 1 m2, fås:

S = Arbejdet/ arealforøgelsen = F · hmax/ (2 · l · hmax)= F/2l

Udregn overfladespændingen for rent vand. Sammenlign værdien med tabelværdien, og find den procentuelle afvigelse af den målte værdi i forhold til tabelværdien.

Prøv evt. måling af overfladespændingen på andre former for vand og vandige opløsninger.

 

Eksperiment 6 - Måling af overfladespændingen i en sæbeopløsning

Materialer: Print på 80 grams A4–papir af forlæg til overfladespændingsvægt, saks, tape, transparent plastark til overheadprojektor, lineal, vandfast tus, knappenål, to 250 mL bægerglas.

Klip tegningen af vægten ud på papiret. Følg instruktionerne på papiret. Når papiret er bukket, så der er fire lag oven på hinanden, sættes tape rundt om hver ende af de fire lag. De to stykker tape skal være lige lange, så de skal begge være klippet, inden de sættes på.

Klip to stykker 15 cm lange og 2 cm brede strimler ud af et plastark. Brug en lineal til at tegne en tusstreg ned gennem midten af den ene strimmel. Læg strimlerne oven på hinanden og tape dem sammen i den ene ende. Sæt en knappenål ned på stregen midt på strimlen, og tryk nålen gennem begge strimler. Vrid nålen lidt rundt, så strimlerne kan dreje frit på nålen.

Vægt og glasTag knappenålen ud og stik den gennem krydsmarkeringen på papirvægten. Vrid igen nålen lidt rundt, til papiret kan dreje frit. Hvis vægten er nøjagtigt lavet, skal vægten hænge vandret. Sæt plaststrimlen ned over vægten, så strimlen med stregen er foran skalaen. Sæt knappenålen gennem alle tre huller. Træk plaststrimlerne lidt ud på nålen, så plasten ikke gnider mod papiret. Fyld et bægerglas helt op til randen med destilleret vand. Fyld et andet glas helt op med en sæbeopløsning. Sæt bægerglassene i en afstand, der passer med tappene på vægten.

Hold vægten, hvor plaststrimlerne er tapet sammen. Sænk vægten, så de to tappe kommer ned i bægerglassene. Vægten vil vippe, så den ene tap er højere end den anden. Løft det bægerglas, der er under den højeste tap, til begge væsker når op til vandmarkeringen på tappene. Så er tappene dyppet lige langt ned i de to væsker.

Aflæs på skalaen, hvor mange mN/m overfladespændingen i sæbevandet er mindre end vands overfladespænding, der er 73,5 mN/m ved 20 °C. Hvis vægten viser 15, så er overfladespændingen i sæbeopløsningen 73,5 mN/m – 15 mN/m = 58,5 mN/m.

 

Eksperiment 7 - Overfladespænding i en tragt

Materialer: Glastragt, bredt bægerglas, sæbeboblevand, stearinlys.

TragtHæld sæbeboblevand i et bægerglas. Skyl en tragt i vand. Sæt fingeren over den smalle ende af tragten. Hold tragten lodret, og sænk den brede del af tragten ned i sæbevandet. Træk langsomt tragten op af vandet, så der dannes en sæbehinde for enden af tragten. Fjern fingeren fra åbningen. Hvad sker der med sæbehinden?

Hvis der ikke sker noget med sæbehinden, drejes tragten helt rundt, til åbningen vender opad.

Tænd et stearinlys. Dyp igen den brede ende af glastragten i sæbeopløsningen. Tag tragten op og sæt hurtigt den smalle ende af tragten på læberne. Blæs sæbehinden op, til den danner en halvkugle. Tag tragten ud af munden, og hold straks den smalle ende rettet mod stearinlysets flamme.

Forklar det observerede ved hjælp af begrebet overfladespænding. Ordet ”areal” skal indgå i forklaringen.

 

Eksperiment 8 - Kugleformede dråber

Materialer: madolie (ikke klar), husholdningssprit, glas med plane sider, spiseske, spatel.

Der må ikke være åben ild under dette forsøg.

På trods af tyngdekraften kan man i laboratoriet lave kugleformede dråber. Da man ikke kan gøre laboratoriet tyngdefrit, kan man i stedet få en oliedråbe til at hænge midt i en blanding af sprit og vand. Oliedråben har en densitet, der er mindre end sprits, men større end vands. Derfor vil dråben synke ned til den dybde, hvor vand–spritblandingen har samme densitet som oliedråben. Her er opdriften på oliedråben lige så stor som tyngdekraften på dråben, og derfor vil formen af oliedråben kun blive afgjort af oliens overfladespænding. Oliedråben vil derfor hurtigt danne en kugle.

Fyld et glas med plane sider en tredjedel op med vand. Hæld samme mængde sprit i. Rør rundt med en spatel.

Buk en ske så vinklen mellem bladet og skaftet nærmer sig 90°. Fyld skeen op med madolie. Sæt skeen ned mod væskeoverfladen i glasset og vip langsomt olien ned i vandet.

Hvis dråben synker ned på bunden af glasset, hældes vand i. Hvis dråben ligger for højt, hældes sprit i. Hvis der dannes flere oliedråber, kan de samles med en spatel. Hvis dråben er flad, røres der lidt rundt i spritvandblandingen. Tag et foto.

Skub forsigtigt med en spatel til olieoverfladen, så den deformeres lidt. Hvad sker der efter et stykke tid? Skub lidt kraftigere, så oliedråben splittes op i flere dele. Hvilken form får de små oliedråber? Saml igen dråberne til én stor dråbe.

Giv en forklaring på det observerede. Forklaringen skal indeholde ordene ”kugleform” og ”energiminimum”.

 

Eksperiment 9 - Overfladespænding og dråbestørrelse

Materialer: Destilleret vand (evt. bare demineraliseret), sæbeopløsning (8 dråber sulfosæbe i 40 mL destilleret vand), sprit (99 %), burette med skrueklemme, 10 mL måleglas, 100 mL bægerglas, forsøgsstativ med muffe og klemme (evt. buretteholder), spatel.

Hæld 40 mL destilleret vand i et bægerglas. Dryp 8 dråber sulfosæbe oveni. Rør forsigtigt rundt med spatlen, til al sulfosæbe er blandet op i vandet. Rør forsigtigt; der må ikke dannes sæbeskum. Lad sæbeopløsningen stå til tredje delforsøg.

Forsøg 1: Vand

SDråbestørrelseæt en burette fast i stativet, så der netop er plads til et 10 mL måleglas nedenunder. Skyl buretten flere gange med demineraliseret vand. Fyld derefter destilleret vand i buretten, og indstil den til et volumen på præcis 20,0 mL destilleret vand.

Luk op for klemmen, så der drypper en dråbe ca. hvert tiende sekund. Umiddelbart efter en dråbe sættes måleglasset under buretten. Lad 50 dråber falde ned i måleglasset. Hvor stort et rumfang udgør de 50 dråber destilleret vand? Hvad er rumfanget af 1 dråbe destilleret vand? Hvor mange dråber destilleret vand skal der til for at give et rumfang på 1 cm3?

Forsøg 2: Sprit

Gentag forsøget med sprit. Skyl først buretten med lidt sprit. Hæld sprit i buretten til præcis 20,0 mL. Hvor stort et rumfang udgør 50 dråber sprit? Hvad er rumfanget af 1 dråbe sprit? Hvor mange dråber sprit skal der til for at give et rumfang på 1 cm3?

Forsøg 3: Sæbevand

Gentag nu forsøget med sæbeopløsningen. Skyl buretten med sæbevand, og fyld buretten til præcis 20,0 mL. Hvor stort et rumfang udgør 50 dråber sæbevand? Hvad er rumfanget af 1 dråbe sæbevand? Hvor mange dråber sæbevand skal der til for at give et rumfang på 1 cm3?

Stof Antal dråber i 1 cm3 Dråbestørrelse
Destilleret vand    
Sprit    
sæbeopløsning    

Hvad er årsagen til forskellen i dråbestørrelsen? Find tabelværdierne for overfladespændingen for destilleret vand og sprit (ethanol). Er der en sammenhæng mellem dråbestørrelsen og overfladespændingen?

 

Eksperiment nr. 10 - Sæbemolekyler i vandhinden

Materialer: Et lille engangsglas, vandfad, dråbepipette, sulfosæbe.

Drikkeglas og pipetteFyld vand i et glas, næsten til kanten. Tilsæt ved hjælp af en dråbepipette mere og mere vand.

Hold øje med formen af vandoverfladen ved at holde øjet i samme højde som vandoverfladen. Tilsæt vand, til vandet løber over. Brug dråbepipetten og fyld igen glasset helt op til vandoverfladen hvælver sig over kanten af glasset.

Gør en finger våd, og sæt en vanddråbe for enden af fingeren. Sæt dråben ned midt på vandoverfladen i glasset uden at sætte fingeren ned i vandet. Hvad sker der?

Sæt en dråbe sulfosæbe på spidsen af fingeren. Sæt fingeren ned, så sulfosæben lige rører vandoverfladen midt i glasset. Hvad sker der? Forklar det observerede med brug af ordene ”sæbemolekyler” og ”vandmolekyler”

 

Eksperiment 11 - Tændstikker på en vandoverflade

Materialer: skål, tændstikker, sulfosæbe.

To tændstikker Hæld vand i en skål til en højde på ca. 1 cm. Læg to tændstikker ned på vandoverfladen, så tændstikkerne ligger parallelt med en afstand på ca. 1 cm. Sæt en lille smule, kun ganske lidt, sulfosæbe på spidsen af en tændstik. Sæt tændstikenden med sulfo ned på vandoverfladen mellem de to tændstikker. Hvad sker der?

Skift vandet i skålen ud, og skyl skålen flere gange, så alt sulfo er væk. Gentag forsøget, denne gang med flere tændstikker rettet ind mod centrum af skålen. Hvad ser man?

 

Eksperiment nr. 12 - Vandhindens bæreevne

Materialer: glasskål, mønter, filtrerpapir, destilleret vand.

En glasskål skylles flere gange med rent vand. Fyld noget destilleret vand i skålen. Læg en mønt oven på et stykke filtrerpapir, og læg det ned på vandoverfladen. Kort tid efter går filtrerpapiret til bunds. Vil mønten blive på vandoverfladen?

Hvad er den største mønt, der kan blive på overfladen?

Mønten må ikke være våd fra starten. Tag evt. en stump af et stearinlys, og gnid det mod mønten for at få en hydrofob overflade. Tag et foto.

 

Eksperiment nr. 13 - Når vandhinden svækkes

Materialer: glasskål, filtrerpapir, saks, metalclips, sulfo.

Skyl en glasskål flere gange med vand, og fyld den næsten helt op med vand. Klip tre små stykker filtrerpapir ud. Luk hver af tre clips lidt op, så der ikke er to metalflader på en clips, der rører hinanden.

Læg filtrerpapirerne ned på vandoverfladen, og læg en clips ovenpå hvert af dem. Når filtrerpapirerne er gået til bunds, dryppes der en dråbe sulfo ned på vandet mellem clipsene.

Giv en forklaring på det observerede.

 

Eksperiment nr.14 - En sæbehinde punkteres

Materialer: metaltråd, sytråd, vandfad, sæbeboblevand.

Tråd i rammeBuk en metaltrådsring med håndtag som vist på tegningen. Bind en sytråd med en løkke fast til hver side af rammen.

Hæld lidt sæbeboblevand i bunden af et vandfad, og dyp metalringen ned i sæben. Løft ringen op. Der skal nu være en sæbehinde over hele rammen. Hvis trådene i løkken ligger for tæt, trækkes de fra hinanden med spidsen af en blyant, der er dyppet i sæbeboblevandet.

Berør med spidsen af en tør blyant sæbehinden midt i sytrådsløkken. Hvad sker der? Tag et foto. Giv en forklaring på det skete med brug af ordet ”areal”.

 

Eksperiment nr. 15 - Undersøgelse af kvaliteten af sæbeboblevand

Materialer: købt og hjemmelavet sæbeboblevand, sugerør, plastlåg, stopur.

Kvaliteten af sæbeboblevand afhænger af mængden af tilsat tensid (fx sulfo) og glycerin. Glycerin nedsætter fordampningen af vand gennem sæbehinden. Det forlænger levetiden af boblerne, for en boble brister, når hinden bliver for tynd. Øvelsen viser, hvordan man bl.a. kan sammenligne købt og hjemmelavet sæbeboblevand.

Tidsmålingerne i øvelsen giver forskellige værdier. Gennemsnitværdien, N, er behæftet med en usikkerhed. Som et mål for denne usikkerhed benyttes et tal, kaldet spredningen s. Spredningen sættes lig med kvadratroden af gennemsnitsværdien.

Intervallet [N - 2σ; N + 2σ] kaldes normalområdet. Gentages målingen, kan man regne med, at en ny måling med 95 % sandsynlighed giver en værdi, som ligger inden for dette interval, normalområdet. Områderne mere end 3σ til hver side af gennemsnitsværdien kaldes de exceptionelle områder, fordi det er ret usandsynligt, at et nyt måleresultat ligger her. Det exceptionelle område vil i vores eksempel være intervallerne: ]-4, N - 3σ] og [N + 3σ;4[.

Anbring to eller flere plastlåg af samme størrelse på bordet et sted, hvor der ikke er træk. Fyld sæbevand i låget, og brug en finger dyppet i sæbevandet til at gøre kanterne våde.

boble

Fugt et sugerør med sæbevand på den nederste halvdel. Sæt sugerøret ned i sæbeopløsningen, og blæs en boble op. Så snart en boble er dannet, løftes sugerøret op i boblen, så der ikke dannes flere bobler inde i den første. Blæs boblen op, til den når ud til kanten af låget hele vejen rundt.

Fjern sugerøret, og start måling af den tid, der går, til boblen springer. Tag et foto af boblen. Udfør 5 målinger for hver sæbeopløsning.

Hvilke sæbebobleopløsninger undersøges? For hver sæbebobleopløsning udregnes gennemsnitsværdien og spredningen. Tegn for hver sæbeopløsning en tallinie med angivelse af måleværdierne, gennemsnitsværdien, normalområdet og de to exceptionelle områder. Hvilken konklusion kan man drage af forsøgene?

 

Eksperiment nr. 16 - Newtonringe

Materialer: To objektglas til mikroskopi, sprit, klud, laserpen, hvidt papir.

Dryp lidt sprit på objektglassene, og tør dem med kluden, så de bliver helt rene. Pas på kanterne; de kan være skarpe.

Læg et hvidt papir på bordet og læg det ene glas ovenpå. Læg det andet glas ovenpå det første, så det kun dækker halvdelen. Skub langsomt det øverste glas helt ind over det nederste, mens der trykkes mere og mere ned på det øverste.

Hvad ses gennem det øverste glas? Tag et foto. Lys med en laserpen ned på glasset. Hvad ses nu? Tag et foto.

Søg på internettet under navnet Newtonringe for at finde en forklaring på interferensfænomenet. Hvorfor kom der farvede ringe i det første eksperiment? Hvor lille en afstand er årsag til det sete?

 

Eksperiment nr. 17 - Sæbehinder i hvidt og monokromatisk lys

Materialer: 250 mL bægerglas, 500 mL bægerglas, 2 mm kobbertråd, sæbebobleopløsning, natriumlampe eller laserpointer og spredelinse.

Når en sæbehinde holdes lodret, vil sæbehinden på grund af tyngdekraftens træk i vandet langsomt blive kileformet; tyndest foroven og tykkest forneden. Efterhånden som tykkelsen ændres, vil interferensfarverne flytte sig. Interferensfarverne ses bedst ved indirekte belysning og iagttagelse ved 45 graders udfaldsvinkel. Baggrunden bag sæbefilmen bør være mørk.

Lyset fra en natriumlampe og en laser er monokromatisk, dvs. det har kun én bølgelængde. Det gule lys fra natriumlampen har en bølgelængde på 589 nm. Det røde lys fra en He-Ne-laser har en bølgelængde på 632,8 nm.

Sæbehinde i bægerglasBøj en kobbertråd til den viste form. Ringen skal have en diameter på mindst 5 cm, gerne mere.

Hæld sæbeopløsning op i det lille bægerglas. Hæld lidt vand i det store bægerglas, og gør hele indersiden fugtig. Hæld derefter vandet ud. Dyp kobberringen i sæbeopløsningen, og sæt den derefter på et bord ved vinduet, helst med en mørk baggrund. Sæt det store glas ovenover.

Brug sæbeoverfladen som et spejl, der reflekterer himlen. Hvad ses på sæbeoverfladen? Tag et foto. Hvad er formålet med det store bægerglas? Og hvorfor skal det have en fugtig inderside?

Tænd for en natriumlampe, og lys ind på sæbefladen, eller brug en laserpointer og sæt en kraftig spredelinse ind i strålen, så sæbeoverfladen belyses over et større areal. Hvad ses nu på sæbeoverfladen? Tag et foto. Forklar det observerede ved hjælp af begreberne konstruktiv og destruktiv interferens.

 

Eksperiment nr. 18 - Farverne i en sæbeboble

Materialer: 500 mL bægerglas, sæbebobleopløsning, sugerør, sort tallerken, to stykker sort A4–papir, tape, lampe med hvid inderskærm.

Tape to stykker sort papir sammen, så de som et rør netop passer på ydersiden af et stort bægerglas.

Hæld lidt vand i det store bægerglas, og gør hele indersiden fugtig. Hæld derefter vandet ud.

Fyld bunden af en sort tallerken med sæbeboblevand. Brug en finger og gør hele tallerkenen fugtig. Sæt sugerøret ned i sæbeopløsningen på tallerkenen, og blæs en boble.

Sæt bægerglasset hen over boblen, og sæt papircylinderen rundt om bægerglasset. Sæt en tændt lampe hen over bægerglasset, og mørklæg lokalet. Der ses nogle ringe på sæbeoverfladen. Tag et foto.

Hvorfor har disse ringe forskellige farver? I hvilken retning bevæger ringene sig? Hvorfor bevæger ringene sig?

 

Eksperiment nr. 19 - Tykkelsen af en sæbehinde

Materialer: 250 mL bægerglas, 2 mm kobbertråd, sæbebobleopløsning.

sæbehinde, sort øverstBøj en kobbertråd til den viste form. Ringen skal have en diameter på mindst 5 cm, gerne mere.

Hæld sæbeopløsningen op i et bægerglas. Dyp kobberringen i sæbeopløsningen, og sæt den derefter på et bord ved vinduet, helst med en mørk baggrund.

Brug sæbeoverfladen som et spejl, der reflekterer himlen. Hold øje med det øverste af sæbehinden. På et tidspunkt forsvinder farven på den øverste del, der bliver mørk. Det sker ofte lige før boblen brister. Hvilken farve ser man lige under det mørke område.

Tag et foto. Hvordan opstår netop denne farve? Find, ud fra farven, tykkelsen af sæbehinden på dette sted.

 

Eksperiment nr. 20 Hårrørsvirkningen er lille, men afgørende

Materialer: To ens målepipetter (fx 5 mL), T–rør af glas, gummi– eller plasticslanger, 250 mL bægerglas.

MålepipetterForbind to målepipetter med et T–stykke, som tegningen viser. Den ene pipette sættes omvendt.

Blæs ind i det midterste rør på T–stykket. Luftstrømmen ud af hver af de to pipetter vil være lige stor.

Fyld vand i et bægerglas til en højde på ca. 5 cm. Sæt den frie ende af begge pipetter ned tæt på bunden af bægerglasset, og blæs forsigtigt i T–stykket. Hvad ser man? Forklar det observerede.

Mål eventuelt diameteren af åbningerne og udregn de tilsvarende tryk ifølge Laplaces ligning.

 

Eksperiment nr. 21 - Stighøjden i hårrør

Materialer: Hårrør med forskellige diametre, transparent plastfolie til fotokopiering, glasskål, destilleret vand (evt. demineraliseret), tape, glasplade (mindre end glasskålen), spatel.

Kopier i en fotokopieringsmaskine et millimeterpapir over på en plasttransparent. Klip transparenten til, så den er lidt mindre end en glasplade. Sæt transparenten fast på glaspladen med tape. Fyld destilleret vand op til ca. en halv centimeters højde i en glasskål. Sæt glaspladen med koordinatsystemet ned i skålen og sæt derefter hårrøret ned i vandet tæt på koordinatsystemet. Aflæs vandets stighøjde i hårrøret. Hvad sker der med stighøjden, hvis hårrøret løftes eller sættes længere ned i vandet?

Find stighøjden for andre hårrør. Tag et foto. Lav en afbildning i et koordinatsystem af stighøjden som funktion af den indvendige rørdiameter. Giv en forklaring på det observerede med brug af ordene ”omvendt proportionalitet”.

 

Eksperiment nr. 22 - Hårrørsvirkning mellem glasplader

Materialer: To lige store kvadratiske glasplader (gerne 10 × 10 cm), en tændstik, to store elastikker, bred glasskål, tus, tape, skydelære, destilleret vand (evt. demineraliseret).

Mål længden af to kvadratiske glasplader. Vask glaspladerne med sulfo og skyl dem helt rene i varmt vand. Alt sulfo skal væk. Tør glaspladerne af med noget køkkenrulle. De store flader må ikke berøres. Pladerne må kun holdes i kanten.

To glaspladerLæg de to glasplader oven på hinanden. Hold de to pladers venstre kant helt tæt sammen ved at sætte tape fra oversiden af den øverste plade ned til undersiden af den nederste plade. Knæk svovlet af en tændstik. Sæt tændstikken mellem de to glasplader, midt på og langs med pladernes højre kant. Sæt en elastik omkring de to glasplader, en foroven og en forneden, så tændstikken klemmes fast mellem pladerne. Mål med en skydelære afstanden mellem de to pladers højrekant.

Fyld destilleret vand op til ca. en halv centimeters højde i en glasskål. Sæt de to sammenbundne glasplader ned i vandet. Hold glaspladerne lodret ved at sætte et langt stykke tape fra skålens kant op over glaspladerne og ned på den anden side af skålen.

Beskriv det observerede. Sæt med en tus et mærke, hvor vandet når højest. Tegn evt. hele vandoverfladen ind på en af glaspladerne. Tag et foto. Fotoet bliver bedre, hvis man har hældt lidt frugtfarve i vandet og fordelt farven med en spatel, men så er det ikke rent vand, der arbejdes med.

Mål ved at aflæse på glaspladen eller fotoet, hvor højt vandet er steget op mellem glaspladerne. Mål fx for hver halve centimeter. Udregn afstanden mellem pladerne ved de brugte x–værdier. Tegn en graf over stigningshøjden som funktion af pladeafstanden.

x-værdi                                  
pladeafstand                                  
stigningshøjde                                  

Forklar vandets opførsel mellem pladerne med brug af ordene ”omvendt proportionalitet”.

 

Eksperiment nr. 23 - Bestemmelse af overfladespændingen med hårrør

Materialer: Hårrør med kendt diameter, lineal, destilleret vand, termometer.

Fyld destilleret vand op til ca. en halv centimeters højde i en glasskål. Mål temperaturen af vandet. Sæt enden af en lineal ned på bunden af skålen, og sæt et hårrør ned ved siden af. Aflæs vandets stighøjde i hårrøret. Udregn vandets overfladespænding ud fra formlen: S = ½ r·ρ·h·g, hvor r er den indvendige radius, ρ er vandets densitet ved den fundne temperatur, h er stighøjden og g er tyngdeaccelerationen. Hvor mange procent afviger det fundne resultat fra tabelværdien.

 

Eksperiment nr. 24 - Hårrørsvirkning i selleri

Materialer: to bladselleri, bægerglas, kniv, frugtfarve, evt. en lup.

SelleriHæld lidt vand i bunden af et bægerglas. Hæld frugtfarve i, til vandet er kraftigt farvet. Skær et rent snit i bunden af to bladselleri. Skær toppen af den ene. Sæt bunden af de to sellerier ned i bægerglasset.

Efter en halv time tages planterne op. Skær det yderste af stænglerne af for at se, i hvilken stængel det farvede vand er trukket højst op. Skær stænglen over, og betragt den; brug evt. en lup.

Forklar, hvorfor vandet er trukket højere op i den ene stængel

 

Eksperiment nr. 25 - Hårrørsvirkning i nelliker

Materialer: en nellike, to (evt. fire) bægerglas, kniv, rød og blå frugtfarve.

NellikerSkær ned gennem stænglen på en nellike for at dele stænglen i to dele. Hæld lidt vand i bunden af to bægerglas. Hæld frugtfarve i det ene, til vandet er kraftigt farvet. Sæt hver halvdel af stænglen ned i hvert sit bægerglas.

Lav et tilsvarende forsøg, hvor der fx er rød og blå farve i glassene. Hvordan kommer blomsten på nelliken til at se ud efter et par timer? Tag et foto af blomsten. Forklar, hvad der er sket.

 

Eksperiment nr. 26 - Mikrofiberkludes sugeevne

Materialer: bomuldsklud, mikrofiberklud (evt. i forskellige kvaliteter), stort bægerglas, vægt.

Sæt et stort bægerglas på vægten, og indstil vægten til at vise nul. Læg en bomuldsklud ned i bægerglasset, og find massen af bomuldskluden. Dyp kluden i vand, og hold kluden vandret, til den ikke drypper mere. Læg den våde klud ned i bægerglasset, og find massen af den våde klud. Udregn hvor meget vand kluden har optaget. Hvor mange gange kludens egen vægt kan den absorbere af vand?

Gør det samme med en mikrofiberklud. Hvor man gange sin egen vægt kan mikrofiberkluden absorbere?

 

Eksperiment nr. 27 - Vands kohæsionskraft

Materialer: to objektglas til mikroskopi, tandstikker, to glasplader fx 5 × 5 cm.

GlaspladerMed en tandstikker lægges en lille dråbe vand på midten af et objektglas. Et andet objektglas lægges vinkelret ovenpå. Prøv at løfte det øverste glas op. Hvad observeres?

Prøv på samme måde at lægge en stor vanddråbe midt på en stor glasplade. Læg en anden glasplade ovenpå, drejet 45 grader i forhold til den nederste. Løft den øverste plade op ved at holde den i hjørnerne.

Hvad observeres? Tag et foto. Giv en forklaring, hvori ordet ”kohæsion” indgår.

 

Eksperiment nr. 28 - Antal 1-kroner i et glas vand

Materialer: Et helt rent drikkeglas, håndcreme, vandfad, clips, 1–kroner.

Skyl glasset grundigt. Sæt glasset ned i vandfadet. Fyld vand i glasset, til vandet løber over. Tilsæt vand med en dråbepipette, indtil en enkelt dråbe får vandet til at løbe over.

Hold en papirclips tæt på vandoverfladen – midt i glasset – og slip den. Læg på denne måde flere og flere papirclips ned i glasset. Hvor mange clips kunne der lægges i glasset, før vandet igen løb over?

Tag clipsene ud af glasset, og tør glasset med noget køkkenrulle. Fyld glasset helt op, men uden at vandet løber over. Læg en 1-krone ned i glasset. Hvor mange 1-kroner kan man lægge ned i glasset, før vandet løber over?

Gentag evt. forsøget, hvor kanten er af et tørt glas er gnedet med lidt fedt, fx med noget håndcreme.

Giv en forklaring på, hvorfor vandet ikke løber ud over glassets kant, når vandoverfladen faktisk står højere end kanten. Hvilken betydning får det, at kanten af glasset får et tyndt lagt fedt?

 

Eksperiment nr. 29 - Vanddråber på hydrofile og hydrofobe flader

Materialer: glasplader (fx objektglas til mikroskopi), låg til glas med fx marmelade (låget skal indvendig have en plastoverflade), bilvoks, silikoneolie, madolie, papir fra den indvendige pose i en pakke cornflakes, køkkenrulle, vatpind.

Smør overfladen af tre glasplader med henholdsvis bilvoks, silikoneolie og madolie. Brug noget køkkenrulle til pudse glaspladen med bilvoks. Læg pladerne i række med marmeladeglaslåget og papiret fra cornflakespakken. Gør enden af en vatpind våd, og berør disse overflader ganske let, så der afsættes en lille dråbe på hver.

Tegn formen af hver dråbe set fra siden. Tag et foto. Giv en forklaring, hvori ordet ”kontaktvinkel” indgår.

Vælg underlaget med dråben, der har den største kontaktvinkel. Afsæt med vatpinden endnu en lille dråbe vand ved siden af den første. Brug vatpinden til at trække den ene dråbe over i den anden, så der dannes en større dråbe. Hvordan ser denne dråbe ud, lige efter den er dannet, og efter nogle minutter? Giv en forklaring, hvori ordet ”tyngdekraft” indgår.

 

Eksperiment nr. 30 - Undersøgelse af GORE–TEX

Materialer: skihandske med GORE–TEX, plasthandske, tynde bomuldshandsker, to kraftige elastikker, vandspand, termometer.

Tag en skihandske på den ene hånd, og en plasthandske på den anden. Sæt en elastik om hvert håndled, så handskerne lukker tæt. Stik et glasrør ind under handske og elastik og blæs luft ind i hver handske, så de ikke ligger tæt mod huden. Fjern glasrøret, og lad handskerne sidde på i ti minutter eller længere. Jo længere de er på, jo tydeligere resultat får man. Tag handskerne af, og vurdér fugtigheden på hænderne og i handskerne.

Fyld en vandspand med koldt vand; temperaturen må ikke være over 15 grader. Gør hænderne fugtige. Tag en tynd bomuldshandske på hver hånd. Tag yderligere en skihandske på den ene hånd og en plasthandske på den anden. Sæt elastik om hvert håndled, så handskerne lukker tæt. Stik hænderne så dybt ned i vandet i spanden, at det netop ikke løber ind i handskerne. Hold hænderne i vandet i femten minutter. Tag handskerne af. Er der forskel på fugtigheden på hænderne.

Giv en forklaring på resultaterne af de to forsøg.

 

Eksperiment nr. 31 - Lotuseffekt på planter

Materialer: dråbepipette, store grønne blade fra planten tallerkensmækker, der også kaldes bærkarse, kapucinerkarse, landløber, nasturtie, nasturtium og tropæolum. Vokser vildt, men kan også købes, fx i en planteskole.

Dryp en eller flere vanddråber på et blad fra en tallerkensmækker. Demonstrér, at overfladen er superhydrofob. Tag et foto, der viser dette.

Demonstrér, at overfladen er selvrensende ved at drysse kridtstøv på bladet og derefter dryppe enkelte vanddråber ned på bladet. Vis, hvordan dråberne ved at trille rundt på bladet opsamler snavs.