Eleverne laver en model, hvor de ved hjælp af en lommelygte undersøger, hvorfor skyggen ‘peger’ i en bestemt retning, og hvordan skyggen kan ændre størrelse, afhængig af lysstrålens placering.
Mikrobølgeovne påvirker luft og vand vidt forskelligt. Dette kan man vise ganske enkelt ved at komme to lukkede balloner ind i en mikrobølgeovn. Ballonerne skal kun være pustet lidt op, og i den ene skal der være en smule vand.
Vigtigt – læs dette sikkerhedsafsnit, før du går i gang. Pas på – Ballonen med vand kan være meget varm bagefter!
Hvor længe ballonerne skal være i mikroovnen afhænger af ballonerne og mængden af vand. Der er nemlig forskel på balloner og deres overfladespænding; nogen balloner er lettere at puste op end andre. Ydermere har det betydning, hvor meget vand, man har kommet i ballonen. For meget vand vil tage for lang tid at varme op, mens for lidt vand måske ikke vil være nok til at puste ballonen op. Typisk vil forsøget ikke tage mere end 1 til 2 minutter, men man må ganske enkelt prøve sig frem.
Før og efter forsøget gøres følgende: Læg ballonerne ved siden af hinanden. Tag et billede af ballonerne fra den aflange side. Mål diameteren af ballonerne med en lineal i vandret og lodret retning. Benyt gennemsnittet af værdierne til at beregne rumfanget af ballonerne. Du kan evt. se om du får samme værdier, hvis du benytter en snor til at måle omkredsen, hvoraf du kan beregne rumfanget.
Sammenlign den procentvise ændring i volumen af ballonerne før og efter opvarmning.
Prøv at ændre på en variabel. Hvordan påvirkes volumenændringen før og efter? Forklar med egne ord, hvad du tror der sker med indholdet i ballonen ved opvarmning.
Mikrobølger ved en frekvens på 2450MHz (altså en bølgelængde på ca. 12,2 cm) bliver stort set ikke absorberede af det meste plastik, glas og keramik. Til gengæld reflekteres de af metal, mens vand absorberer strålingen. Sukker og fedt absorberer strålerne i mindre grad end vand.
Mikrobølgerne påvirker alle polære molekyler, hvilket typisk vil betyde de vandmolekyler, der findes i vores madvarer. Vandmolekylet har en positiv og en negativ ende og er derfor polært. Når molekylet udsættes for mikrobølgernes elektriske felt, vil det begynde at rotere i takt med, at feltet svinger. Disse svingninger omsættes til varme, idet vandmolekylerne “gnider” op ad hinanden (friktion).
Forklaringen på, at ballonen med vand bliver større er, at mikrobølgerne kun påvirker de polære vandmolekyler, mens luftens molekyler ikke opvarmes. Dermed begynder vandet i ballonen at fordampe, og dette får trykket til at stige, hvorved ballonen pustes op.
Mikrobølgerne påvirker ikke kun polære molekyler, der kan rotere/svinge. De påvirker desuden ladede partikler. Når vi øger saltindholdet i vand, vil vandet indeholde flere ladede partikler. Saltholdigt vand varmes derfor hurtigere op end vand uden salt.
“How microwave cooking works”(Howstuffworks.com)
Kort introduktion til mikrobølgeovne
Simulering af vandmolekyler udsat for mikrobølger
Kemisk forklaring af opvarmning med mikroovn
PIRA DCS: 5N10.00 (Elektricitet og magnetisme: Elektromagnetisk stråling).
I forsøget benyttes en mikrobølgeovn, en analog høj-teknologi. En mikrobølgeovn varmer maden ved at bestråle den med mikrobølgestråler, der har en frekvens ved 2450MHz.
Mikrobølgerne påvirker alle polære molekyler, hvilket typisk vil betyde de vandmolekyler, der findes i vores madvarer. Polære molekyler har en positiv og en negativ ende, og når molekylet udsættes for mikrobølgernes elektriske felt, vil det begynde at rotere i takt med, at feltet svinger. Disse svingninger omsættes til varme, idet vandmolekylerne “gnider” op ad hinanden (friktion).
Virkningsfuld kompetenceorienteret naturfagsundervisning indeholder bl.a. elementer af problembaseret og elevstyret undervisning. Et greb, du som underviser kan bruge, er at implementere åbenhed, ved at stilladsere undersøgelserne med frihedsgrader.
Problembaseret og elevstyret undervisning er kendetegnet ved, at eleverne arbejder selvstændigt med egne undersøgelser. Eleverne skal finde egne svar, og det skal ikke være givet på forhånd, hvad de skal. Eleverne skal ikke reproducere eller genskabe allerede eksisterende undersøgelser.
Som underviser udvælger du en grad af frihed samt hvilket trin, den skal implementeres i. Astra opdeler en undersøgelse i følgende seks trin, hvor du kan arbejde med implementering af frihedsgrader.