2020. Április 11.

Készíts papírmágnest és szögletes buborékokat otthon!

Egy szakértő segítségével összeállítottunk néhány érdekes-látványos, otthon is elvégezhető kísérletet, hogy egy picit izgalmasabb legyen az otthoni tanulás.

Andersen Dávid

A kémia és fizikaórák nem mindenkinek a kedvencei, azonban alighanem sokan vannak, akik örömmel gondolnak vissza az órai kísérletezésekre. A koronavírus megjelenése óta azonban otthoni távoktatással kell beérnie a diákoknak. A kreatív tanárok persze feltalálják magukat és megoldják, hogy így is fel tudják kelteni a tanulók figyelmét, a távolság miatt azonban érthető módon korlátozottak a lehetőségeik.

Szerencsére azonban akad jó pár olyan természettudományos kísérlet, amelyeket otthon is el lehet végezni. A módszerekért és a magyarázatért Zsiros László Róberthez, a Szertár projekt alapítójához fordultunk segítségért. Az eredeti terv az volt, hogy az általa felvázolt kísérleteket mi is elvégezzük, az eredményről pedig videót készítünk, sajnos azonban viszonylag hamar rá kellett jönnünk, hogy az otthoni karanténban kissé korlátozottak a lehetőségeink, a több generációval ezelőtti okostelefon – illetve a lakás – pedig nem igazán alkalmas jó minőségű felvételek készítésére, ezért a leírt kísérletekhez jobb híján az interneten kerestünk az eredményeket bemutató videókat. De lássuk, miről is van szó, mi az, amit nagyobb kockázat nélkül házilag is el lehet végezni.

otthon elvégezető kémiai fizikai kísérletek

Zsiros László Róbertnek ezúton is köszönjük a cikk elkészítésében nyújtott segítségét (Fotó: Carlos Azeredo Mesquita)

Lufifújó gép ecetből és sütőporból

Klasszikus kémiaórai kísérlet, amellyel a szén-dioxid képződését lehet remekül szemléltetni. Nem túl eszközigényes, csupán egy flakonra, egy lufira – vagy gumikesztyűre – egy deci ecetre, illetve egy zacskó sütőporra (vagy egy-két teáskanál szódabikarbónára) lesz szükség.

Az ecetet töltsük a flakonba, a sütőport pedig a lufiba vagy a kesztyűbe. Ezután húzzuk rá a lufit vagy kesztyűt a flakon szájára és rázzuk bele a port a folyadékba. A hatás azonnali, a szén-dioxid egyből elkezd termelődni és pillanatok alatt felfújja a léggömböt. Kesztyűvel lehet, hogy jobban működik, mert könnyebben kitágul.

Zsiros Laci tippje: az ecetbe egy kevés mosogatószert is rakhatunk, ha pedig a flakont az előzőleg kilyukasztott kupakjával lezárjuk, szépen ki is fog lőni belőle a hab a termelőd szén-dioxidnak köszönhetően.

Szögletes szappanbuborék

Bár nem tökéletesen szögletes, mindenesetre a megszokott gömbformától eltérő, öt-hatszög formájú, méhsejtekre emlékeztető buborékokat hozhatunk létre, amelyekkel látványosan szemléltethetjük a felületi feszültséget. Ehhez ráadásul csupán kevéske mosogatószerre és egy pici vízre van szükségünk: mindkét összetevőt öntsük egy pohár aljára, majd egy szívószállal finoman fújjunk bele az elegybe és már létre is jönnek a különleges formájú buborékok a pohár falán.

„A buborékok, ha szabadon lebegnek, akkor sem tökéletesen gömbölyűek, csak nagyjából – magyarázta Zsiros László. – A pohár falán azonban a méhsejtekre hasonló formát vesznek fel, így tudnak ugyanis optimálisan elrendeződni, úgy, hogy a különböző irányba ható erők egyenletesen oszoljanak el. Hasonló formák láthatóak például a csomagoláshoz használt polisztirol szemcséi között, ha azokat közelebbről megnézzük.”

A pohárban megjelenő buborékok hasonló formát fognak felvenni (Fotó: Getty Images)

A szakember arra is felhívta a figyelmet, hogy a buborékok segítségével jól demonstrálható az úgynevezett vékonyréteg-interferencia. A buborék fala ugyanis egy rendkívül vékony hártyából áll, amelyek vastagsága közelít a fény hullámhosszához. A buborék külső és belső fala között visszaverődő fénysugarak interferenciát okoznak egymással, ezért láthatóak a különféle színek a felszínén.

Zsiros Laci tippje: ha nincs kéznél szívószál, egy szappanos vízbe mártott sajtreszelővel is látványos buborékokat hozhatunk létre.

A szappanbuborékok szivárványos színeit a buborék első és hátsó fala között pattogó fénysugarak interferenciája idézi elő (Fotó: Getty Images)

Ha pedig már kéznél van a mosogatószer, akár a molekulák mozgását is lehet demonstrálni házi körülmények között. Ehhez csupán annyit kell tenni, hogy egy tálka víz felszínére borsot szórunk – vagy bármi más színes fűszert – majd a közepére cseppentünk egy cseppet a mosogatószerből. A mosogatószer részecskéi villámgyorsan szétterjednek a felszínen, kavarodást okozva a vízrészecskék között is. Bármilyen parányiak is ezek a molekulák, együttes erővel viszont már a látható borsszemcséket is képesek arrébb lökni.

„Az, hogy a vízrészecskék képesek a felszínen úszkáló finom szemcséket magukkal sodorni, egy nagy tudománytörténeti pillanat volt: 1827-ben Robert Brown botanikus merengett azon a mikroszkópja fölött, hogy miért nem maradnak nyugton virágporszemek a vízcsepp felszínén – magyarázta Zsiros László. „A molekuláknak ezt a rendezetlen, izgága mozgását az ő tiszteletére nevezték el Brown-mozgásnak.”

Különböző folyadékokkal persze mást is lehet játszani. Az egymásra rétegzésükkel például átványosan lehet szemléltetni például a sűrűségkülönbségeket. Az alábbi kísérlethez ráadásul szinte csak a háztartásban megtalálható alapanyagra van szükség. Ezek sorrendben: méz, kukoricaszirup, juharszirup, zsíros tej, mosogatószer, víz (ételszínezékkel színezve), étolaj, alkohol és lámpásolaj. A három legsűrűbbet, vagyis a mézet és a szirupokat óvatosan öntsük egy hosszú, egyenesfalú pohár aljára, vigyázva, hogy egyik anyag se kenje össze a pohár falát. Ezután jöhet a víz, majd a többi folyadék, amelyeket egy pipettával (egy befogott végű szívószál is megteszi – a pohár fala mentén lassan, türelmesen folyassunk le, így kialakítva a különálló rétegeket.

Papírmágnes egyetlen fésűből

Azt minden gyerek viszonylag hamar megtanulja, hogy a mágnes csak a vasat vonzza. De ki mondta, hogy otthon ne csinálhatnánk különleges „mágnest”, egy műanyag vonalzó vagy fésű felhasználásával. Az előző kísérletből megmaradt borsból szórjunk egy keveset egy porcelántányérra, ami lehetőleg fehér legyen, mivel így lesz látványos a kísérlet. Ezután fogjuk a fésűt és dörzsöljük a hajunkhoz vagy a műszálas pulóverünkhöz. Ha ezután közelítünk vele a borsszemcsékhez, látni fogjuk, hogy ugyanúgy vonzza azokat, mint a mágnes a vasat. A kísérlethez bors helyett apró papírdarabokat is használhatunk.

„Ha így megdörzsöljük a fésűt, úgynevezett töltésszétválasztást végzünk, vagyis, a vonalzón ilyenkor csak az egyikféle töltés marad ott, mivel a többi átkerül a hajunkra vagy a ruhánkra – magyarázta a szakember. – A borsszemcséken vagy a papírfecniken viszont ott lesznek az ellentétes töltések, ha pedig közelítjük hozzájuk a vonalzót, ezek a töltések megpróbálják ezt a hiányt kitölteni és át fognak áramlani a vonalzóra, ezért tapasztaljuk majd, hogy a szemcsék és a fésű vonzzák egymást. Egyébként ez a talajhoz közelítve is működik, ilyenkor ráadásul az egész bolygót vonzza a fésű, persze csak észlelhetetlen mértékben.”

Folyadék, ami törik?!?

A háztartásban persze olyan dolgok is előfordulnak, amelyekkel egész bonyolult jelenségeket is lehet szemléltetni. Jó példa volt erre a pár éve a közösségi médiában futott slime-őrület is. Ezek az anyagok úgynevezett nemnewtoni folyadékokkal amelyek a rájuk eső erőhatásoktól függően változtatják a folyékonyságukat.

A nemnewtoni folyadékoknak több fajtája is van. Ha például egy kevés keményítőt vízzel keverünk (vagy pudingport kevés tejjel) és azt erősen gyúrni kezdjük, szinte “szilárd” golyót formázhatunk belőle. Sőt, ha jól állítottuk be az arányokat és megfelelően gyúrjuk, még akár ketté is törhetjük a golyót. Mihelyt abbahagyjuk viszont a gyömöszölését, kifolyik a kezünk közül. A ketchup is nemnewtoni folyadék, de az már másképp viselkedik. Gyakran előfordul, hogy amikor kinyitjuk a flakont, először semmi nem jön belőle, aztán megrázzuk és hirtelen egy csomó kifröccsen rázás után” – magyarázta Zsiros László. „Ez nem azért van, mert szerencsétlenkedünk, hanem azért, mert a ketchup a rázás hatására folyósabbá válik.”

A fentiekben ismertetett kísérletekhez szükség van néhány alapvető élelmiszerre, az elmúlt hetek felvásárlásai alapján pedig valószínű, hogy most sok háztartásban a kelleténél több akad például sütőporból, élesztőből, vagy épp étolajból. A felsorolt kísérletekhez mindegyikből csak rendkívül kis mennyiségekre van szükség, ezért úgy gondoltuk, nem túl etikátlan dolog felhasználni egy keveset ezekből az anyagokból az ismeretterjesztés, oktatás oltárán. Azonban – a Szertár projekttel egyetértésben – mindenkit arra kérnénk, hogy ha érezhetően túlvásárolta magát, akár lisztből, akár sütőporból, vagy bármilyen más élelmiszerből vagy háztartási termékből, gondoljon most azokra is, akik a koronavírus-járvány miatt nehéz helyzetbe kerültek, és tájékozódjon, hogy milyen jótékonysági szervezetek és alapítványok várnak most akár pénzbeli adományokat, akár felajánlott tartós élelmiszereket és tisztítószereket.

Az otthoni kísérletezés kizárólag felnőtt jelenlétében történjen! (Fotó: Getty Images)

Az otthoni kísérletezés pedig, még a fenti, gyakorlatilag veszélytelen kísérletek esetén is kizárólag felnőtt felügyeletével történjen. A kísérletezés során pedig a laborokra jellemző szabályokat is fontos betartani, vagyis, hiába a konyhából származnak az alapanyagok, ezeket a kísérletek idejére vegyszernek kell tekinteni, azaz sem meginni, sem megenni nem szabad közülük semmit!

Kellemes időtöltést, vidám kísérletezgetést kívánunk, a látványosabb és veszélyesebb kísérleteket pedig inkább a Szertár YouTube-csatornáján tekintsétek meg, ne a nappali közepén.