Tulva vesilasissa

Jippo kurkistaa aamulla ulos ikkunasta. Yöllä on satanut taas lisää lunta! Mittari näyttää lähes 15 pakkasastetta, ja räystäälle on muodostunut jääpuikko. Mutta mitä lumi ja jää oikeastaan ovat? Jipon tämän viikkoisessa tutkimuksessa suuntaamme katseemme tarkemmin talviseen tuttuumme, veden kiinteään olomuotoon.


Kuva: Jau Kay / Flickr Creative Commons

Tarvikkeet

• Värillisiä jääpaloja (tehdessäsi jäitä, lisää hieman vesi- tai elintarvikeväriä jäädytettävän veden sekaan, niin saat värillisiä jääpaloja).
• Vesilasi
• Vettä

Aseta muutama jääpala lasiin. Kaada jääpalojen päälle lämmintä vettä niin paljon kuin voit saada lasiin mahtumaan. Tarkastele miten jääpalat asettuvat veteen. Uppoavatko ne vai jäävätkö pinnalle kellumaan? Tarkkaile jääpalojen sulamista vedessä. Tee oletus mitä veden pinnalle tapahtuu, kun kaikki jääpalat ovat sulaneet? Tulviiko lasi yli? Mitä havaitset veden värissä, kun jääpalat ovat sulaneet? Tee havaintoja ja vertaa niitä oletukseesi.

Mitä tapahtuisi, jos jääpalojen sisällä olisi esimerkiksi kiviä? Voit tehdä kokeen ja jäädyttää mahdollisimman suuret kivet jääpalojen sisään ja toistaa yllä olevan tutkimuksen!

Miksi näin tapahtuu?

Jääpalat kelluvat vedessä, koska nestemäinen vesi on tiheämpää kuin kiinteä vesi eli jää. Tiheydellä ilmaistaan kappaleen massa suhteessa sen tilavuuteen. Sama tilavuus jäätä siis on massaltaan pienempi kuin sama tilavuus vettä nesteenä.

Talviset jäälyhdyt

Pakkaset ovat vihdoin saavuttaneet koko Suomen ja on aika nauttia jäisestä taiteesta!


Kuva: Veera Kallunki

Tarvikkeet

  • muovisia ämpäreitä, pieniä leikkiämpäreitä, tyhjiä maitopurkkeja tai muita pakkasen kestäviä astioita
  • kylmää vettä
  • jotain seuraavista väriaineista: etikkapunajuurilientä, sipulinkuorien keitinlientä, vesiväriä tai elintarvikeväriä
  • ulkokäyttöön sopivia kynttilöitä
  • palamattomia alusia valmiille lyhdyille
  • tulitikkuja

Työohje:

1.Tee väriaineesta ja vedestä laimea liuos. Sekoita väriainetta ja vettä niin, että saat mieleisesi väriyhdistelmän.Kaada neste valitsemaasi jäälyhytmuottiin.

2. Vie jäälyhty ulos jäätymään. Jäälyhty on valmis, kun jää on astian reunoilla noin 1,5 senttimetrin paksuista. Älä anna lyhdyn jäätyä kokonaan, sillä silloin et saa kynttilää lyhdyn sisään.

Pienen lyhdyn voi jäädyttää myös pakastinkaapissa, ja arkkupakastimeen mahtuu tarvittaessa isokin ämpäri. Jäädytysaika vaihtelee nestemäärän ja lämpötilan mukaan. Arkkupakastimen lämpötilassa (- 18 °C) iso jäälyhty on valmis kymmenessä tunnissa. Vastaavasti pakastinkaapissa pieni jäälyhty jäätyy neljässä tunnissa.

3. Tuo valmis jäälyhty astiassaan sisälle ja valele muotin reunoja kuumalla vedellä. Kumoa jäädytysastia varovasti esimerkiksi kylpyhuoneen lattialla tai pesualtaassa. Tue samalla toisella kädellä lyhtyä, ettei se putoa liian voimakkaasti astiasta. Kopauta jäälyhdyn jääkansi rikki ja kaada neste varovasti pois.

4.Vie lyhty ulos lumihankeen tai palamattomalle alustalle. Laita kynttilä jäälyhtyyn ja sytytä. Voit tehdä samalla myös useampia kynttilöitä pihan koristukseksi.

Muista!

Ympäristöystävällisyys: Käytä väriaineina vain ympäristöystävällisiä aineita, sillä lyhdyn sulaessa väri joutuu maahan.

Työturvallisuus: Pyydä aikuisen apua jäälyhdyn sijoittelussa ja kynttilän sytyttämisessä. Valmis lyhty on turvallisinta sijoittaa ulos lumihankeen. Jos lunta ei ole, sijoita lyhty ehdottomasti palamattomalle alustalle ja vartioi tulta. Varmista myös, ettei jäälyhdyn lähellä ole pensasta tai muuta palavaa materiaalia. Kynttilän liekki on erittäin kuuma, joten ole todella varovainen sen kanssa!

Teksti ja suunnittelu: Veera Kallunki ja Saara Kotkaranta

Kochin lumihiutale

Kuvassa on Kochin lumihiutale. Oletko joskus aikaisemmin nähnyt tämän lumihiutaleen?
Tiedätkö, miten se muodostetaan?


Kuva: Kochin lumihiutale

Näin teet Kochin lumihiutaleen:

1. Kochin lumihiutaleen rakentaminen aloitetaan tasasivuisesta kolmiosta. Tasasivuisen kolmion kaikki sivut ovat yhtä pitkiä.

2. Kolmion piirtämisen jälkeen tehdään seuraavat askeleet:

a) Jokainen sivu jaetaan kolmeen yhtä suureen osaan.
b) Piirretään uusi tasasivuinen kolmio, jonka yksi sivu on edellisessä vaiheessa kolmeen osaan jaetun sivun keskimmäinen osa.
c) Uuden kolmion huipun pitää osoittaa kuvion ulkopuolelle. Piirretään tällainen kolmio jokaiseen keskimmäiseen sivuun.

Esimerkkikuvasta näkyy, miten keskimmäistä osaa on käytetty uuden tasasivuisen kolmion piirtämiseen. Jokaisen sivun keskimmäisestä osasta muodostuu uusi tasasivuinen kolmio.

3. Pyyhi alkuperäisen kuvion sivujen keskimmäiset osat pois. Tämän jälkeen saatu kuvio on tähden muotoinen. Seuraavaksi jaa tähden jokainen sarake kolmeen yhtä suureen osaan. Käytä taas keskimmäistä osaa uuden tasasivuisen kolmion piirtämisessä. Piirtämisen jälkeen pyyhi taas kuvioiden keskimmäiset osat pois.

4. Kokeile, kuinka pitkälle pystyt kasvattamaan Kochinin lumihiutalettasi. Kochin lumihiutale muodostuu, kun näitä askeleita toistetaan loputtomasti. Muista kuitenkin, että täysin valmista kuviota ei koskaan pystytä piirtämään.

Kokeile, onnistuuko oikeanmuotoisen kuvion piirtäminen ohjeita noudattaen. Keksitkö itse
menetelmän, jonka avulla voisit piirtää erinäköisen lumihiutaleen tai jonkin muun hauskan kuvion?

Kuvat: Kochin lumihiutaleen neljä ensimmäistä vaihetta

Mistä vuodenajat johtuvat?

Jippo on alkanut herätä aamuisin tavallista aikaisemmin. Ketä nyt huvittaisi nukkua, kun valo kurkistelee ikkunasta sisään jo kuuden jälkeen! Myös lumet ovat kuin varkain sulaneet ja hulppeasta lumilinnasta on jäljellä enää perustukset. Vuodenaika on selvästi vaihtumassa! Mutta mistä vuodenaikojen vaihtelu johtuu? Maapallon liike auringon ympäri vaikuttaa asiaan, mutta siinä on muutakin. Merirosvolla on mielessään tutkimus, jolla asiaa voisi Jipolle havainnollistaa.


Kuva: jokru Flickr Creative Commons

Maapallon läpi navalta navalle kulkee kuviteltu akseli. Tämä akseli on hieman kallellaan (23,5°) maapallon kiertorataan nähden, jolloin siis myös maapallo on kallellaan. Oleellista on muistaa, että akseli osoittaa samaan suuntaan koko vuoden! Tällöin maapallon kiertäessä Aurinkoa pohjoinen pallonpuolisko on osan vuotta kallistuneena poispäin Auringosta ja osan vuotta kallistuneena Aurinkoon päin. Voit havainnollistaa asiaa karttapallon ja lampun avulla.

Tarvikkeet

• pieni karttapallo
• jalkalamppu, jossa ei ole varjostinta päällä

Pimennä huone mahdollisimman pimeäksi. Laita lamppu päälle ja liikuta karttapalloa lampun ympäri. Muista, että akselin täytyy osoittaa koko ajan samaan suuntaa ja että karttapallon tulee olla samalla korkeudella koko kierroksen ajan!

Maapallon kallistuskulmasta ja liikkeestä johtuen maapallolla on siis vuodenajat. Kesällä Aurinko paistaa suorempaan kohti pohjoista pallonpuoliskoa, kun taas talvella Aurinko paistaa eteläiselle pallonpuoliskolle suoremmin. Mitä suorempaan aurinko paistaa maanpinnalle, sitä enemmän se lämmittää maanpintaa ja sen yläpuolella olevaa ilmaa. Siksi esimerkiksi Suomessa on kesällä lämpimämpää kuin talvella.

Värikkäät jääkoristeet

Jipolla on jo kovasti kevättä ikävä. Pakkanen pitää kuitenkin tiukasti lämpömittarin nesteen nollan alapuolella. Merirosvo päätti piristää Jipon mieltä ja teki hänelle kauniin jääkoristeen. Jääkoristetta tehdessä Merirosvo kuitenkin huomasi erikoisen ilmiön. Saatko sinä saman ilmiön esille kuin Merirsovo?


Kuvat: Linnea Töyrylä.

Tarvikkeet
tyhjä maitopurkki tai vastaava
vettä
elintarvikevärejä
pakkasta

Ohjeet

Täytä tyhjä maitopurkki vedellä. Värjää vesi voimakkaan väriseksi elintarvikevärillä.

Vinkki: Purkkiin voi värjätyn veden lisäksi laittaa esimerkiksi risuja, kukkia, käpyjä tai kuivia heiniä, jolloin ne jäätyvät kauniisti jääkoristeen sisään.

Vie täytetty purkki ulos pakkaseen tai muuhun kylmään paikkaan, jossa lämpötila on alle 0 astetta. Jäätymisessä kestää useampi tunti, joten purkki kannattaa laittaa illalla ulos, ja aamulla voi käydä katsomassa työn tuloksia. Osaatko arvata, miltä purkki näyttää aamulla?

Aamulla päästään tutkimaan mitä yön aikana on tapahtunut. Havaitsetko purkeissa jotain outoa? Merirosvon purkit olivat pullistuneet ja revenneet, vaikka purkkeihin ei oltu lisätty mitään yön aikana! Osaatko selittää, mistä ilmiö johtuu?

Mitä tapahtuu?

Olet ehkä kuullut jonkus sanovan kylmä supistaa, lämpö laajentaa. Tämä väittämä ei päde veden kanssa. Vesi on siis siitä erikoinen aine, että jäätyessään se ei tiivisty, vaan se laajenee. Tämä johtuu siitä, että jäätyessään veden molekyylit päätyvät säännölliseen järjestykseen, jolloin vesimolekyylien väliin jää enemmän tilaa. Nestemäisessä olomuodossa veden molekyylit liikkuvat koko ajan toistensa ohitse ja lomitse eli vesimolekyylit ovat melko lähekkäin. Nestemäinen vesi vie siis vähemmän tilaa.

Siksi purkeissa oleva vesi jäätyessään venyttää purkkeja ja ehkä jopa rikkoo ne. Kun purkissa oleva vesi on kokonaan jäätynyt, voi purkin poistaa repimällä jään ympäriltä. Purkista kuoriutuu kauniin värinen jääkoriste!

Käytetyn maitopurkin voi kuivattamisen jälkeen viedä pahvi/kartonkikeräykseen.

Perttu Lampinen, fysiikanopettajaopiskelija

Omituinen olomuodonmuutos

“Katso Merirosvo, katso!” Jippo huusi hattu tutisten. “Tein näin hienon lumipallon. Aion laittaa sen kirjahyllyyni viimekesäisen kivikokoelmani viereen.” Jippo selitti innoissaan. Merirsovo näytti empivältä. “Näinköhän se on järkevä idea” Merirosvo toppuutteli Jippoa. Hertta viittoili Merirosvoa sivummalle. “Älä kerro hänelle” Hertta kuiskutti Merirsovon korvaan “Annetaan Jipon itse huomata, mitä lumipallolle tapahtuu kirjahyllyssä”. Jippo lähti kiikuttamaan lumipalloa sisälle.

Hetkisen kulutta sisältä kuului Jipon huuto: kuka on pihistänyt lumipalloni!

Mitä Jipon lumipallolle oli tapahtunut?


Kuva: Jen Collins Flickr Creative Commons

Jipon lumipallo oli tietenkin sulanut sisällä lämpimässä. Nyt pääset tutkimaan, miten neste muuttaa olomuotoaan kiinteäksi pakkasasteissa.

Tarvikkeet

  • 1 litran minigrip -pussi
  • Pieni minigrip- pussi
  • Suolaa
  • Jäitä (n. 10 jääpalaa)
  • Lusikka
  • Marja- tai hedelmäsurvosta
  • Sokeria
  • Lämpömittari, digitaalinen paistolämpömittari toimii mainiosti tässä tutkimuksessa

Työohje

Mittaa pienempää minigrip -pussiin kolme ruokalusikallista survosta. Sulje pussin suu huolellisesti. Tee havaintoja survoksesta. Miltä se näyttää, kun kääntelet pussia? Miltä se tuntuu puristettaessa? Mittaa survoksen lämpötila ja merkitse se muistiin.

Kaada jäät suurempaan minigrip -pussiin. Mittaa jäiden sekaan neljä ruokalusikallista suolaa. Sulje pussin suu ja ravista pussia muutama kerta niin, että jäät ja suola sekoittuvat. Tee havaintoja: miltä jääpussi tuntuu kädessä? Mittaa jääpala-suola-seoksen lämpötila. Merkitse se muistiin.

Aseta pieni minigrip-pussi ison minigrip -pussin sisällle ja sulje pussin suu.

Laita hansikkaat käteen ja pyörittele pusseja n. 5 minuuttia. Ravistellessa voitte muistella, mitä havaintoja teitte survoksesta ennen asettamista suuren minigrip-pussin sissän. Avaa suurempi pussi ja ota pienempi ulos. Tee havaintoja: Miltä survos tuntuu nyt, miltä se näyttää, kun kääntelet pussia, entä miltä se tuntuu, kun puristat sitä. Huuhtele pieni minigrip -pussi ja maista sisältöä.

Jätä vähän kotitekoista jäätelöäsi pussiin ja anna sen olla huoneen lämmössä hetki.
Mitä voit nyt havaita? Tee ennuste, mitä sulaneelle survokselle käy, kun laitat sen takaisin jään ja suolan sekaan.

Pohdi lopuksi pysyykö aine pohjimmiltaan samana vaikka sen olomuoto muuttuu.

Työturvallisuus

Hansikkaat kannattaa pitää käsissä ravistelun aikana, sillä suolan ja jäämurskan seos on todella kylmää. Työtä ei kannata tehdä laboratoriotiloissa, sillä silloin et voi maistaa tuotostasi.

Kevään linnut

Jippo päätti Merirosvon kanssa aloittaa lintubongailun. Merirosvo laati hauskan taulukon, johon nähtyjä lintuja voi täyttää. Tulosta taulukko ja ryhdy sinäkin lintubongariksi!

Jipon lintubongauspohjaan voit kirjata lintuhavaintosi. Lintujen kevätmuutto lähtee huhtikuussa oikein kunnolla käyntiin, joten nyt on hyvä aika aloittaa yläilmoihin tuijottelu!

Tarvitset:

lintubongausvihon
kynän
tunnistusoppaan

Ohjeet:

1. Tulosta ensin Jipon lintubongauspohjat:
Tiedosto: lintupohja2.jpg 
Tiedosto: lintupohja.jpg 

Pohjaan on valmiiksi merkitty kevään muuttolintuja. Tilaa on jätetty myös muille linnuille, joita mahdollisesti bongailet.

2. Merkkaa pohjaan päivämäärä, jolloin olet nähnyt kyseisen linnun sekä paikka, jossa lintu on bongattu. Kynä-sarakkeeseen voit tehdä muunlaisia havaintoja. Esimerkiksi oliko lintu koiras vai naaras tai oliko lähettyvillä muita samanlaisia lintuja jne.

3. Raportoi Jipolle lintuhavaintojasi. Kuka bongaa ensimmäisen västäräkin? Tai peipon? Bongasitko joitain sellaisia lintuja, joita ei ollut Jipon pohjassa? Kuinka monta lintua mahdat saada huhtikuun aikana bongattua?

Vinkki:
Luontoportista löytyy laaja tietokanta erilaisia lintuja. Kokeile tunnistamista luontoportin avulla!

Pavun kasvupyrähdys

Kuinka kasvin kasvu alkaa? Mitä tapahtuu mullan alla ennenkuin vihreä verso puskee maanpinnan läpi? Tässä tutkimuksessa pääset tarkastelemaan pavun kasvua jo ennen sen tunkeutumista maan pinnalle!

Kuva: Maxim Flickr Creative Commons

Tarvikkeet:

-Muki tai muu astia
-Kolme koeputkea tai läpinäkyvää muovimukia
-Kolme kuivattua papua
-Multaa

Työohje

Liota kahta papua mukissa yön yli. Laita koeputket tai läpinäkyvät muovimukit puolilleen multaa. Aseta pavut mullan päälle aivan mukin tai koeputken reunan viereen. Täytä astiat mullalla. Aseta pavut itämään valoisaan ja lämpimään paikkaan. Tarkkaile niitä päivittäin! Kirjaa ylös, mitä muutoksia havaitset. Mitä eroa on liotettujen papujen kasvulla verrattuna liottamattomaan papuun.

Tiedosto: Pavun kasvupyrähdys.pdf 

Tiedosto: Pavun kasvupyrähdys – opettajan ohje.pdf