Hareket halindeki moleküller

Temel Kavramlar

Bir sıvı ısıtılırsa molekül hızı artar.
Molekül hızındaki artış, moleküllerin birbirlerinden biraz daha ayrılmasına ve moleküller arası çekimin biraz daha azalmasına neden olur.
Bir sıvı soğutulduğunda molekül hızı azalır.
Molekül hızındaki azalma, moleküllerin birbirlerine biraz daha yaklaşmasına ve moleküller arası çekimin biraz daha artmasına neden olur.

Özet

Öğrenciler ısıtma ve soğutmanın molekül hızını etkileyip etkilemediğini görmek için sıcak ve soğuk sulara gıda boyası dökecekler ve moleküler animasyon modeli izleyerek kendi moleküler modellerini çizecekler.

Amaç

Öğrenciler kendi gözlemlerine dayanarak, ısıtma ve soğutmanın sıvılardaki molekül hareketine yaptığı etkiyi moleküler düzeyde açıklayabilecekler.

Değerlendirme

Öğrenci etkinlik sayfası indirin ve çoğaltıp öğrencilere dağıtın. Etkinlik sayfası, her biri 5E kuramı ders planının “Değerlendirme ” bileşeni olarak hizmet verecektir.

Güvenlik

Öğrencilerin gözlük taktığından emin olun.

Her grup için malzemeler

Şeffaf plastik bir bardakta sıcak su (yaklaşık 50 °C)
Şeffaf plastik bir bardakta soğuk su
Sarı renkte gıda boyası
Mavi renkte gıda boyası
4 adet damlalık

GİRİŞ - ENGAGE

Öğrencilerin soğuk ve sıcak su karşılaştırıldığında su molekül hızlarının farklı olup olmadığını görmeleri için bir deney tasarlaması

Öğrencilere aşağıdaki sorulara benzer sorular sorun:
- Sıcak ve soğuk suda su molekülleri farklı hızda mıdır?
- Öğrenmek için ne yapabiliriz?
Öğrenciler sıcak su moleküllerinin daha hızlı hareket ettiğini tahmin edebilir. Bunun doğru olup olmadığını görmek için yapılabilecek birkaç deney vardır. En yaygın kullanılan deneylerden biri; suyu çok ısıtarak kaynatmaktır. Suyu kaynattığımızda su hareketlerini gözlemleyebiliriz. Bu deneyi yapabilirsiniz fakat bu çok zamanımızı alır. Bu deneyi öğrencilerin yapabileceği "etkinlik deneyi" yerine "gösteri deneyi" olarak yapabilirsiniz.

Öğrencilere sıcak ve soğuk suya gıda boyası eklemenin mümkün olabileceğini söyleyin. Eğer su molekülleri bir ortamda hızlı hareket ederse, gıda boyası, hızlı hareket eden molekülleri daha kolay görmemizi sağlayacaktır.

Öğrencilere sorun:
- Sıcak su ve soğuk suyu aynı miktarda mı kullanmalı mıyım? (Evet)
- Sıcak ve soğuk su için aynı çeşit kap mı kullanmalı mıyım? (Evet)
- Her bir kaba aynı miktarda gıda boyası mı damlat malıyım? (Evet)
- Boyayı aynı zamanda mı dökmeliyim? (Evet)
Öğrencilere Açıklayın: Su miktarı, kabın türü, gıda boyası ve damla sayısına biz “değişkenler” diyoruz. Numunen dışında tüm değişkenleri aynı tutmak önemlidir ve gerekir. Deneyimizde su moleküllerinin hareketlerinde “sıcaklığın etkisini” araştırdığımız için deneyde kullanılan her şey aynı olmalıdır. Sadece sıcaklık farklı olmalıdır. Böylece, iki numune arasında farklı bir sonuç elde edersek, bunun sıcaklığın neden olduğunu hemen anlarız.

Her öğrenciye etkinlik sayfası dağıtın

Öğrenciler etkinlik sayfasında deney hakkındaki soruları cevaplayacak ve gözlemlerini kaydedecekler. Etkinlik sayfasının “atom ve molekülleriyle birlikte” ve “Daha Fazlası” gibi ek kısımlarını talimatınıza bağlı olarak, sınıfça, grupça veya tek tek cevaplayacaklar.

Soruları ve cevapları bulmak için etkinlik sayfası öğretmen sürümüne bakın
KEŞFETME - EXPLORE

Sıcak ve soğuk sudaki moleküllerin hızlarını karşılaştırmak için bir etkinlik yapılması

Araştırma sorusu

Sıcak ve soğuk suda su moleküllerinin hızı farklı mı?

Öğretmen ön hazırlığı
1. Sıcak ve soğuk su sıcaklıkları arasında büyük bir fark varsa bu etkinlik iyi çalışır.
2. Her gruba küçük bir kap içinde 4–5 damla mavi renkte gıda boyası verin
3. Her gruba küçük bir kap içinde 4–5 damla sarı renkte gıda boyası verin
4. Yeterince soğuk yapmak için musluk suyuna yaklaşık 6 küp buz ekleyin
5. Her gruba için bir bardağa yaklaşık ¾ kadar soğuk su doldurun (buz yok)
6. Her gruba için bir bardağa yaklaşık ¾ kadar sıcak su doldurun
Her grup için malzemeler
- Bir plastik bardakta sıcak su (yaklaşık 50 °C)
- Bir plastik bardakta soğuk su
- Sarı renkte gıda boyası
- Mavi renkte gıda boyası
- 4 adet damlalık
Uygulama
1. Partnerlerinizin yardımı ile damlalıklar kullanarak aynı anda sıcak ve soğuk suya 1 damla mavi ve 1 damla sarı gıda boyası damlatın.
2. Birkaç dakika boyunca boyaların karışmasını izleyin.
Öğrencilerin gözlemlerini tartışması ve kaydetmesi

Etkinlikten sonra öğrencilere, etkinlik sayfasındaki soruları cevaplayarak gözlemlerini kaydetmeleri için zaman verin. Soruları cevaplama işlemi bittikten sonra bir bütün olarak gözlemleri tartışın.
- Soğuk suda boyaların nasıl hareket ettiğini, karıştığını ve neye benzediğini açıklayın.
- Sıcak suda boyaların nasıl hareket ettiğini, karıştığını ve neye benzediğini açıklayın.
- Karışan renkler ile ilgili soğuk ve sıcak sudaki moleküllerin hızları hakkında ne söyleyebilirsiniz?
Beklenen Sonuçlar

Sarı ve mavi boyalar sıcak suda daha hızlı yayılacak ve birbirlerine karışarak yeşil rengi oluşturacaklardır. Soğuk sudaki boyalar daha yavaş hareket edecek ve birbirleriyle karışımı daha yavaş olacaktır. Öğrenciler böylece sıcak su moleküllerinin daha hızlı hareket ettiğini keşfetmiş olacaklar.
AÇIKLAMA - EXPLAIN

Farklı sıcaklıklardaki su moleküllerinin animasyon gösterimi

Moleküler animasyon modeli (Bir sıvının ısıtılması ve soğutulması)

Sıcak su içindeki su moleküllerinin birbirlerinden biraz uzaklaştığını ve daha hızlı hareket ettiğini göstermek için pencerenin altındaki kaydırıcıyı tam yol hareket ettirin.

Öğrencilere açıklayın: Sıvı taneciklerini küçük toplar temsil etmektedir, bu durum su molekülleri içinde geçerlidir. Atom ve molekülleri temsil etmesi için çizimlerinizde daire ve küreler kullanacaklarınızı fakat daha sonra daha ayrıntılı bir model kullanacağınızı söyleyin. Şuan için, moleküllerin hareketine ve birbirleriyle nasıl etkileşim içinde olduklarına odaklanmalılar.

Öğrencilere Sorun:

Moleküller soğuk suda mı yoksa sıcak suda mı daha hızlı hareket eder?

Öğrenciler, sıcak su moleküllerinin daha hızlı hareket ettiğini, soğuk su moleküllerinin daha yavaş hareket ettiğini fark etmelidir.

Bu karşılaştırmayı gıda boyasıyla nasıl yaptınız?

Sıcak sudaki gıda boyası soğuk sudakine göre daha hızlı karışmıştır.

Soğuk ve sıcak sudaki moleküller arası boşluğa yakından bakın. Soğuk ve sıcak su molekülleri arasındaki mesafeler nasıldır? Çok mu? Az mı?

Öğrenciler, Sıcak su moleküllerinin daha hızlı hareket ettiğini ve birbirlerinden biraz daha uzaklaştığını (mesafelerinin fazla olduğunu) ve Soğuk su moleküllerinin daha yavaş ve birbirlerine biraz daha yakın olduğunu (mesafelerinin yakın olduğunu) yazmalıdır. Eğer öğrenciler bunları fark edememişlerse, animasyonu tekrar gösterip kaydırıcıyı tam yol sağa ve sola hareket ettirin. Öğrenciler farklılığı fark edene kadar animasyonu birkaç kez oynatın.
Öğrencilerin etkinlik sayfasındaki soruları cevaplamaları ve bir su molekülü modeli çizmesi

Öğrencilerinetkinlik sayfasında bulunan aşağıdaki cümleleri okuyarak “artar” veya “azalır” kelimelerini doldurmasını isteyin.
- Bir madde ısıtıldığında molekül hareketi _________________. (artar)
- Bir madde soğutulduğunda molekül hareketi _________________. (azalır)
- Molekül hareketi artarsa moleküller arası boşluk _________________. (artar)
- Molekül hareketi azalırsa moleküller arası boşluk _________________. (azalır)
Görüntü yansıtma (Farklı sıcaklıklardaki su molekülleri)

Öğrenciler etkinlik kâğıdında bulunan oda sıcaklığındaki su molekül örneğine bakarak boş kutucuklara sıcak ve soğuk su moleküllerini temsil eden modeller çizsinler.

Soğuk Su

Öğrencilere Sorun:

Su molekülleri birbirine daha mı yakın yoksa daha mı uzaktadır?

Öğrenciler, soğuk sudaki daireleri oda sıcaklığındaki suya göre daha yakın çizmelidir. Çünkü moleküllerin birbirlerini çok çekmesi hareketin daha yavaşlamasını ve su moleküllerinin birbirine daha yakın olmasını sağlar.

Hareket çizgileri sayısı çok mu yoksa az mı olur?

Öğrenciler, soğuk suyun oda sıcaklığındaki su moleküllerinden daha yavaş hareket ettiğini ve hareket alanlarının daha az olduğunu fark etmelidir.

Soğuk su molekülleri

Soğuk sudaki moleküller daha yavaş hareket eder, hareket çizgileri oda sıcaklığındaki suya göre azdır. Moleküllerin birbirlerini daha kuvvetli çekmesi molekülleri oda sıcaklığındaki suya göre birbirlerine biraz daha yaklaştırır. Bu nedenle daireler birbirlerine biraz daha yakın çizilmelidir.

Sıcak su

Öğrencilere Sorun:
- Su molekülleri birbirine daha mı yakın yoksa daha mı uzaktadır?
- Öğrenciler, sıcak sudaki daireleri oda sıcaklığındaki suya göre daha uzak çizmelidir. Çünkü moleküllerin birbirlerini az çekmesi hareketin daha hızlanmasını ve su moleküllerinin birbirine daha uzak olmasını sağlar
- Hareket çizgileri az sayıda mı yoksa çok sayıda mı olur?
- Öğrenciler, sıcak suyun oda sıcaklığındaki su ve soğuk su moleküllerinden daha hızlı hareket ettiğini ve hareket alanlarının daha çok olduğunu fark etmelidir.
Sıcak su molekülleri
DERİNLEŞTİRME – EXTEND

Sıcak suyun oda sıcaklığındaki sudan neden daha fazla yer kapladığını öğrencilere açıklanması

Öğrencilere etkinlik saylarındaki "Daha fazlası" bölümündeki soruyu tartışıp açıkladıktan sonra boş bırakılan alana kendi cevaplarını yazmaları için zaman verin.

Öğrencilerden, Bir dereceli silindire tam 100 mL su koyduklarını ve suyu 100 °C ısıttığımızda suyun hacminin 104 mL olduğunu gördüklerini söyleyin. Su molekülleri arası çekim ve ısının molekül hareketine etkileri hakkında bildiklerini kullanarak, ısıtıldığında silindirdeki suyun hacminin neden arttığını açıklamalarını isteyin.

Öğrenciler sıcak suda, moleküllerin daha hızlı hareket ettiğini böylece hacim artışının olduğunu anlamalıdır.