Dit is een demonstratieproef die laat zien dat een metalen voorwerp uitzet als de temperatuur toeneemt.
Het Proevenboek is bedoeld voor docenten die natuurkunde of science geven en die weinig spullen hebben om natuurkundige proeven uit te voeren. Het is ontwikkeld voor mulo-docenten in Suriname (zie Proevenboek mulo), maar de proeven zijn ook geschikt voor uitvoering in Nederland.
Bij deze proef worden huis- tuin- en keukenmaterialen gebruikt. De beschrijving bestaat uit drie onderdelen: 1. Uitvoering, 2. Praktische aanwijzingen en 3. Didactische aanwijzingen.
Het stukje les waarin deze demo past, kan het beste uit drie delen bestaan: een korte inleiding, de demo zelf en de toepassing van het geleerde.
In de inleiding kunt u zeggen waarom het belangrijk is om te weten wat er gebeurt als een metalen voorwerp (zoals een brug, een metalen dak of spoorrails) in de zon opwarmt of ’s nachts afkoelt.
Zie voor de uitvoering het filmpje uitzettingvanmetalen.uitvoering). Zie ook onderstaande foto’s. Aan de linkerkant ligt de koperen buis tegen een spijker die in het blokje is geslagen. Aan de rechterkant rust de buis op een naald waaraan een wijzer is geprikt. Als de buis verwarmd wordt door de waxinelichtjes, zet de buis uit, waardoor de naald een stukje rolt. De draaiing van de wijzer maakt dat zichtbaar.
|
 |
Bij de toepassingen kunt u aan de orde stellen hoe met de uitzetting van metalen rekening wordt gehouden bouw de bouw van ijzeren bruggen, metalen daken en andere constructies.
Zie het eerste deel van het filmpje uitzetting.aanwijzingen voor de docent.
Voor de demo heeft u nodig:
Uitbreiding: Door twee even lange staven van verschillend materiaal (bijvoorbeeld koper en ijzer) na elkaar te verwarmen kunt u laten zien dat het ene materiaal meer uitzet dan het andere.
Let op de brandveiligheid: houd het brandende waxinelichtje ver van brandbaar materiaal zoals papier. Houd water of een natte lap achter de hand voor het geval dat er iets mis gaat.
Ook de eigen veiligheid (en goed voorbeeldgedrag) is belangrijk. Dus zet een veiligheidsbril op bij het uitvoeren van de proef.
Zie het tweede deel van het filmpje uitzetting.aanwijzingen voor de docent voor het leerdoel, de voorkennis van leerlingen en activerende vragen voor, tijdens en na de demo.
Vergeet niet te laten zien dat de buis bij afkoeling weer krimpt tot zijn oorspronkelijke lengte. Zoek enkele voorbeelden uit de leefwereld van de leerlingen waarin de uitzetting van metalen zichtbaar of relevant is. Bijvoorbeeld de geluiden van metalen dakplaten die in de zon worden opgewarmd; de uitzetting van metalen bruggen of spoorrails.
Na de behandeling van de uitzetting kan zich het volgende begripsprobleem voordoen: de leerlingen denken dat een gat in een metalen plaat door uitzetting kleiner wordt als de plaat wordt verwarmd. Het gat wordt echter groter. Immers, de schijf die uit de plaat wordt gezaagd, past er nog steeds precies in na verwarming van plaat en de schijf. De schijf is even veel uitgezet als het gat in de plaat.
Evenzo kunnen sommige leerlingen moeilijk inzien dat het volume van een glazen vat groter wordt als het vat wordt verwarmd. Dat is relevant bij de werking van een thermometer. Immers, bij temperatuurverhoging zet niet alleen de alcohol in de thermometer uit, maar ook het glas. Omdat alcohol meer uit zet dan glas, stijgt de alcohol in de stijgbuis. Die stijging is echter kleiner dan het geval zou zijn als het glas niet zou uitzetten.
Soms kun je de uitzetting van het glas merken. Als je een koude laboratoriumthermometer in heet water zet, zie je het vloeistofpeil in de stijgbuis eerst even dalen, voordat het gaat stijgen. Het glas wordt warm en zet uit, vóórdat de alcohol warm wordt.
* 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).
