מהי ההשפעה של ריכוז תמיסת המלח על עוצמת האור

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫נושא‪ :‬חומרים ותכונותיהם‪/‬כיתה ה'‬

‫מהי ההשפעה של ריכוז תמיסת המלח (אשלגן‬ ‫פרמנגנט) על עוצמת האור העוברת דרכה?‬ ‫אתגר‬ ‫תמיסות וריכוזים‬ ‫צפו בסרטון ורשמו במהלך הצפייה‪ :‬כיצד מבדילים בין התמיסות השונות במבחנות?‬

‫מה נחקור?‬ ‫בפעילות זו נשתמש בתכונת השקיפות (הקשורה ליכולתו של החומר להעביר אור דרכו) כדי לבחון‬ ‫את ההשפעה של ריכוז תמיסת המלח (אשלגן פרמנגנט) על עוצמת האור העוברת דרכה‪ .‬ככל‬ ‫שהתמיסה מרוכזת יותר‪ ,‬כך קטנה מידת העברת האור דרכה‪ .‬באופן זה‪ ,‬נוכל בדרך עקיפה לבדוק‬ ‫את ריכוז התמיסה‪.‬‬

‫רגע לפני‪...‬‬ ‫דיון כיתתי‬ ‫העלו השערות אפשריות לשאלת החקר והשלימו את הטבלה‪:‬‬ ‫שאלת החקר‬

‫ההשערה‬

‫"מהי ההשפעה של‬ ‫ריכוז תמיסת המלח‬ ‫(אשלגן פרמנגנט)‬

‫ככל ש‪.....‬‬ ‫אז‪.....‬‬

‫על מה מתבססת‬ ‫ההשערה?‬ ‫(ידע תיאורטי מדעי)‬

‫האם אפשר לבדוק את‬ ‫ההשערה?‬ ‫(ניסוי‪ /‬תצפית‪ -‬כיצד)‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫על עוצמת האור‬ ‫העוברת דרכה"?‬

‫ככל ש‪.....‬‬ ‫אז‪.....‬‬

‫מהו הגורם המשפיע שאותו אנו רוצים לבדוק?‬ ‫מהו הגורם המושפע שישתנה בעקבות הניסוי?‬

‫ציוד וחומרים‬ ‫‪‬‬

‫טאבלט אינשטיין‪ +‬או לאבמייט איינשטיין‪+‬‬

‫‪‬‬

‫‪ 6‬מבחנות מפלסטיק עם פקק הברגה (‪ 30‬מילילטר)‪.‬‬

‫‪‬‬

‫משורה‬

‫‪‬‬

‫פיפטת מדידה או טפטפת‬

‫‪‬‬

‫‪ 100‬מילילטר מי ברז‬

‫‪‬‬

‫‪ 2-3‬גרם אשלגן פרמנגנט (קאלי) ‪Potassium permanganate‬‬

‫‪‬‬

‫‪ 2‬גלילים ריקים של נייר טואלט‬

‫‪‬‬

‫סיילוטייפ‬

‫‪‬‬

‫מספריים‬

‫‪‬‬

‫טוש‬

‫‪‬‬

‫סרגל‬

‫‪‬‬

‫סולולאר עם אפליקצית פנס לד (אפשרי פנס לד קטן נייד)‬

‫ביצוע הניסוי‬ ‫‪ .1‬העזרו בטוש למספר את המבחנות‪.6...,3 ,2 ,1 :‬‬ ‫‪ .2‬קחו את מבחנה מספר ‪ ,6‬במבחנה זו נכין את תמיסת האם שתשתמש אותנו בניסוי‪ .‬לשם כך‬ ‫יש למלא את המבחנה במים עד לגובה של ‪ 5‬מילילטר‪.‬‬ ‫‪ .3‬שפכו לתוך אותה המבחנה (מס' ‪ )6‬כמה גרגרים בודדים של אשלגן פרמנגנט‪.‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫‪ .4‬סגרו והבריגו את המבחנה וערבבו את התמיסה‪.‬‬ ‫‪ .5‬מלאו את המשורה במי ברז עד לגובה של ‪ 100‬מילילטר‪.‬‬ ‫‪ .6‬שפכו מים מהמשורה לכל אחת מהמבחנות הבאות‪ ,5 ,4 ,3 ,2 ,1:‬עד לגובה של ‪ 20‬מילילטר‪.‬‬ ‫‪ .7‬מלאו את הטפטפת (או פיפטת המדידה) בכמה טיפות מתמיסת האם (מבחנה מס' ‪.)6‬‬ ‫‪ .8‬טפטפו לתוך מבחנה מס' ‪ - 1‬טיפה אחת מתמיסת האם‪ ,‬סגרו את המבחנה וערבבו היטב את‬ ‫התמיסה‪.‬‬ ‫‪ .9‬טפטפו לתוך מבחנה מס' ‪ 2 -2‬טיפות מתמיסת האם‪ ,‬סגרו את המבחנה וערבבו היטב את‬ ‫התמיסה‪.‬‬ ‫‪ .10‬טפטפו לתוך מבחנה מס' ‪ 3 -3‬טיפות מתמיסת האם‪ ,‬סגרו את המבחנה וערבבו היטב את‬ ‫התמיסה‪.‬‬ ‫‪ .11‬טפטפו לתוך מבחנה מס' ‪ 4 -4‬טיפות מתמיסת האם‪ ,‬סגרו את המבחנה וערבבו היטב את‬ ‫התמיסה‪.‬‬

‫‪.12‬‬

‫סגרו את מבחנה מס' ‪ 5‬והניחו בצד (מבחנה מספר ‪ 5‬ללא טיפות כלל מתמיסת האם)‪.‬‬

‫‪.13‬‬

‫הצמידו בעזרת סיילוטייפ את שני גלילי נייר הטואלט אחד לשני‪.‬‬

‫‪ .14‬מדדו מקצה אחד של הגליל ‪ 2‬סמ ונקבו חור קטן שיאפשר להכניס בכל מדידה מבחנה‬ ‫אחרת לתוכו‪.‬‬

‫‪.15‬‬

‫בניית מערך הניסוי‪:‬‬ ‫‪ ‬הציבו את הסולולאר בצד אחר ומולו הציבו את הטאבלט‪ .‬הקפידו שאלומת אור הפנס‬ ‫(בסולולאר) תהיה מופנית אל חיישן האור בטאבלט ותהייה בגובהו (ניתן להגביה את‬ ‫הטאבלט ולהניחו על ספר)‪.‬‬ ‫‪ ‬הצמידו את גלילי הנייר המחוברים בין הטאבלט לבין הסולולאר וקבעו את כל מערך הניסוי‬ ‫בסילוטייפ‪.‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫‪.16‬‬

‫הגדירו את מערך אוגר הנתונים‪:‬‬

‫מערך אוגר הנתונים‬ ‫אור (‪)LUX 0-600‬‬ ‫קצב הדגימה‪:‬‬

‫‪ 1‬בשנייה‬

‫משך הדגימה‪:‬‬

‫‪ 7‬דקות‬

‫‪ .17‬הדליקו את אפקליציית הפנס‪ ,‬לחצו להפעלת חיישן האור בטאבלט וכבו את האור בכיתה‪.‬‬ ‫‪ .18‬הניחו את מבחנה מספר ‪ 5‬בחור המנוקב (הנמצא בסמוך לחיישן האור) ומדדו את עוצמת האור‬ ‫העוברת במבחנה עד להתייצבות‪ .‬רשמו את תוצאות המדידה בטבלת איסוף הנתונים‪.‬‬ ‫‪ .19‬החליפו בזהירות את מבחנה מספר ‪ 5‬במבחנה מספר ‪( 1‬ריכוז של טיפה ‪ 1‬מתמיסת האם) ומדדו‬ ‫את עוצמת האור עד להתייצבות‪.‬רשמו את תוצאות המדידה בטבלת איסוף הנתונים‪.‬‬ ‫‪ .20‬החליפו בזהירות את מבחנה מספר ‪ 1‬במבחנה מספר ‪( 2‬ריכוז של טיפה ‪ 2‬מתמיסת האם) ומדדו‬ ‫את עוצמת האור עד להתייצבות‪ .‬רשמו את תוצאות המדידה בטבלת איסוף הנתונים‪.‬‬ ‫‪ .21‬החליפו בזהירות את מבחנה מספר ‪ 2‬במבחנה מספר ‪( 3‬ריכוז של טיפה ‪ 3‬מתמיסת האם) ומדדו‬ ‫את עוצמת האור עד להתייצבות‪ .‬רשמו את תוצאות המדידה בטבלת איסוף הנתונים‪.‬‬ ‫‪ .22‬החליפו בזהירות את מבחנה מספר ‪ 3‬במבחנה מספר ‪( 4‬ריכוז של טיפה ‪ 4‬מתמיסת האם) ומדדו‬ ‫את עוצמת האור עד להתייצבות‪ .‬רשמו את תוצאות המדידה בטבלת איסוף הנתונים‪.‬‬ ‫‪ .23‬חזרו על סעיפים ‪ 19-22‬עוד פעמיים והשלימו את הטבלה‪ .‬הקפידו שמקור האור יהיה במרחק‬ ‫קבוע מהמבחנות‪.‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫עיבוד נתונים‬ ‫השלימו את הטבלה במהלך הניסוי‪:‬‬

‫מספר מבחנה‬

‫ריכוז התמיסה‬ ‫(מספר טיפות)‬

‫‪1‬‬

‫‪ 1‬טיפה‬

‫‪2‬‬

‫‪ 2‬טיפות‬

‫‪3‬‬

‫‪ 3‬טיפות‬

‫‪4‬‬

‫‪ 4‬טיפות‬

‫‪5‬‬

‫ללא טיפות‬ ‫(בקרה)‬

‫מדידה ‪2 -‬‬ ‫עוצמת האור‬ ‫( ‪)lux‬‬

‫מדידה ‪1-‬‬ ‫עוצמת האור‬ ‫( ‪)lux‬‬

‫מדידה ‪3 -‬‬ ‫עוצמת האור‬ ‫( ‪)lux‬‬

‫תוצאות ומסקנות‬ ‫‪ .1‬כיצד שינינו את הגורם המשפיע?‬ ‫‪ .2‬מה היה מספר הטיפות הקטן ביותר ומה היה מספר הטיפות הגדול ביותר (טווח)‬ ‫בו בדקנו את השפעת הגורם המשפיע?‬ ‫‪ .3‬מי הגורם המושפע וכיצד מדדנו אותו? באיזו יחידות מדידה השתמשנו?‬ ‫‪ .4‬מה היו הגורמים הקבועים והשווים בכל קבוצות (מבחנות) הניסוי?‬ ‫‪ .5‬איזה גורם היה שונה בין קבוצות (מבחנות) הניסוי?‬ ‫‪ .6‬איזו מבחנה שמשה כקבוצת (מבחנת) בקרה בניסוי? מדוע חשוב להעמיד קבוצת‬ ‫בקרה?‬ ‫‪ .7‬מדוע חשוב להגדיר את הגורם המשפיע ואת הגורם המושפע?‬ ‫‪ .8‬מדוע חשוב לערוך חזרות?‬ ‫‪ .9‬באיזה אופן השפיע ריכוז התמיסה על עוצמת האור שנמדדה?‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫יישום‬ ‫לחצו על הקישור הבא‪ :‬קל וחומר‪ :‬צבעי מים‬ ‫כדי להכין תמיסות צבע וכן לבדוק את הרכב הממס והמומס בתמיסות השונות‪.‬‬ ‫חקירת המשך‬ ‫השתמשו בבקבוק קולה או כל משקה אחר ותכננו ניסוי הבודק את מידת העברת האור דרך‬ ‫התמיסה‪ .‬עבור כל תמיסה שתכינו דללו את המשקה בכמות כפולה (מזו של המשקה) של מים‪.‬‬ ‫שערו מה תהיה עוצמת האור בכל פעם?‬

‫רקע מדעי‬ ‫תערובת היא ערבוב של שני מרכיבים או יותר‪ .‬ישנם שני סוגי תערובות‪:‬‬ ‫תערובת לא אחידה‪:‬תערובת של מרכיבים שאינם מפוזרים באופן אחיד‪ .‬למשל‪ ,‬סלט פירות או‬ ‫סלט ירקות‪ -‬כל מרכיב בתערובת הסלט שומר על התכונות שלו אך החומרים בסלט אינם מפוזרים‬ ‫באופן שווה לאחר הערבוב‪.‬‬ ‫תערובת אחידה‪ :‬תערובת שהמרכיבים בה מפוזרים באופן שווה לאחר הערבוב‪ .‬למשל‪ ,‬מיץ פטל‪-‬‬ ‫כל המרכיבים מפוזרים באופן אחיד‪ .‬התמיסה היא סוג של תערובת אחידה‪ ,‬בתמיסה החומר‬ ‫מתמוסס בנוזל (מֵ מֵ ס)‪ ,‬התמיסה צלולה והחומר המומס מתפזר באופן אחיד בתוך הנוזל המֵ מֵ ס‪.‬‬ ‫הנוזל שבו ממיסים את החומרים נקרא מֵ מֵ ס (לא תמיד הנוזל הוא מים)‪.‬‬ ‫החומר שמוסיפים לנוזל (למֵ מֵ ס) נקרא מומס‪.‬‬ ‫מסיסות – היא התכונה של החומר המתארת את היכולת שלו להיות מומס בחומר אחר (המֵ מֵ ס)‪,‬‬ ‫כך שתיווצר תמיסה (תערובת אחידה ‪ /‬הומוגנית)‪.‬‬ ‫בכל תמיסה אפשר להמיס במֵ מֵ ס (הנוזל) רק כמות מסויימת של מומסים‪ .‬מעבר לכמות הזו‬ ‫החומרים המומסים שוקעים בתחתית הכלי (למשל‪ ,‬בהמסה של כמות גדולה של המומס ‪-‬סוכר‬ ‫במֵ מֵ ס מים‪ ,‬הוא ישקע בתחתית הכוס)‪ .‬תמיסה כזו מכונה בשם‪ :‬תמיסה רווייה‪.‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫מתוך מסמך ההתנסויות לכיתה ה'‬

‫רעיונות ודגשים‬

‫שימוש במלחים‬ ‫האדם משתמש לצרכיו בחומרים בהתאם לתכונותיהם‪.‬‬

‫מיומנויות‬

‫‪‬‬

‫איסוף מידע על מאפייני המלחים‬

‫‪‬‬

‫ארגון נתונים בטבלה‬

‫‪‬‬

‫השוואה ובניית הכללות‬

‫‪‬‬

‫איסוף מידע על מאפייני התמיסות השוואה בין תמיסות לתערובות לא אחידות‬ ‫ובניית הכללות‬

‫‪‬‬

‫הבחנה בין ממס למומס‬

‫‪‬‬

‫תאור שיטות להפרדת מומס מתוך תמיסה‬

‫ההתנסות‪-‬‬

‫‪‬‬

‫התנסות תלמידים‬

‫הניסוי‪/‬התצפית‪/‬תהליך‬

‫‪‬‬

‫ציוד וחומרים‪ :‬מלח אשלג‪ ,‬פוספט‪ ,‬מלח בישול‪ ,‬חול‪ ,‬קפה זכוכית מגדלת‪,‬‬

‫טכנולוגי‪/‬דגם‬

‫כוס מים‬ ‫‪‬‬

‫תכונות המלחים‪ :‬התמוססות במים‬

‫‪‬‬

‫המסה של חומרים (מלח‪ ,‬אשלג‪ ,‬קפה‪ ,‬חול)במים‬

‫‪‬‬

‫הבחנה בין ממס למומס‬

‫‪‬‬

‫תאור התערובות המתקבלות‬

‫‪‬‬

‫הבחנה בין תערובת לא אחידה של מוצק בנוזל לבין תערובת אחידה של‬ ‫מוצק בנוזל שיצר תמיסה‬

‫הצעות למקורות‬ ‫תומכים‬

‫‪‬‬

‫מדע וטכנולוגיה לכתה ה' הוצאת רמות אוניברסיטת תל אביב (עמודים‬ ‫‪.)67 ,63‬‬

‫‪‬‬

‫מסע מדע ה' הוצאת כינרת (עמודים ‪.)79-85‬‬

‫‪‬‬

‫מדע בעידן טכנולוגי חלק חמישי ‪,‬הוצאת רכס (עמודים ‪.)36-40‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬