Proef 1.7.2: Vanzelf afkoelen

Bij deze proef worden huis- tuin- en keukenmaterialen gebruikt. De beschrijving bestaat uit drie onderdelen: 1. Uitvoering, 2. Praktische aanwijzingen en 3. Didactische aanwijzingen.

1.Uitvoering

Het stukje les waarin deze demo past, kan het beste uit drie delen bestaan:

• Een korte inleiding met het doel van de demo: te weten komen waar je de warmte, die uit een afkoelend voorwerp ‘verdwijnt’, kunt terugvinden.
• De demo zelf. U neemt een kleine schaal of pan met warm water en een grote met koud water. Laat leerlingen voelen! Zet de kleine schaal in de grote (warm en koud water niet vermengen!). Vraag ze wat ze nu na een kwartier verwachten te voelen. Laat de schalen even staan en ga door met uw les. Keer na verloop van het kwartier terug naar de proef. De leerlingen voelen nogmaals het warme en koude water en zullen opmerken dat het warme water afgekoeld is (hadden ze wel gedacht). En dat het koude water aanzienlijk is opgewarmd (hadden ze waarschijnlijk niet verwacht). U kunt aannemelijk maken dat dat doorgaat tot ze beide ongeveer dezelfde temperatuur hebben. Als u over een laboratoriumthermometer beschikt, kunt u de temperaturen natuurlijk ook meten. Zie het filmpje vanzelf afkoelen.uitvoering.
• De bespreking leidt tot de conclusie: de warmte die uit een afkoelend voorwerp ‘verdwijnt’, kun je in de omgeving terugvinden. Door het afkoelen van het voorwerp warmt de omgeving een beetje op.

Aanvulling: De demo wordt nog sterker als u een tweede kleine schaal neerzet met evenveel even warm water. Deze tweede schaal wordt niet in een bak met water gezet. Het water in die schaal zal ook afkoelen, maar langzamer. Het zal zijn warmte afgeven aan de lucht, hetgeen minder merkbaar is. Het toevoegen van deze tweede kleine schaal maakt de conclusie geloofwaardiger: de afgegeven warmte is niet verdwenen, maar kan in de omgeving worden teruggevonden. Dus ook bij ‘vanzelf afkoelen’ verdwijnt de warmte niet.

2.Praktische aanwijzingen

U hebt nodig:

• een grote schaal of pan met koud water (bijv. 15 ^oC)
• een kleinere schaal of pan met warm water (bijv. 60 ^oC)
• zo mogelijk: een laboratoriumthermometer

De kleine schaal moet in de grote passen.

Zie voor verdere praktische aanwijzingen het eerste deel van het filmpje vanzelf afkoelen.aanwijzingen voor de docent.

3.Didactische aanwijzingen

Vanuit hun leefwereldervaringen zullen maar weinig leerlingen zich afvragen waar de warmte blijft als iets vanzelf afkoelt. Met deze demo kunt u bereiken dat de leerlingen zich dat gaan afvragen. Velen zullen dan de neiging hebben om als antwoord te geven ‘die warmte verdwijnt gewoon’. Immers, je merkt in de praktijk niet dat een kamer opwarmt als een kopje thee afkoelt. Ze zullen verrast zijn te merken dat je de afgegeven warmte kunt ‘opvangen’ in een bak met koud water, die daardoor merkbaar opwarmt.

Dit experiment kan suggereren dat warmte behouden is. Dat is natuurlijk niet zo omdat warmte verdwijnt als het wordt omgezet in een andere energiesoort. Maar dat is iets dat pas later aan de orde komt.

Zie voor het leerdoel, de vereiste voorkennis en activerende vragen bij de demonstratie het tweede deel van het filmpje vanzelf afkoelen.aanwijzingen voor de docent.

* met dank aan Peter Duifhuis, Ad Mooldijk en Fridolin van der Lecq voor het maken van de filmpjes in het Teaching and Learning Lab van het Freudenthal Instituut (Universiteit Utrecht).