Fra demonstrasjonsforsøk til elevforsøk

Å stimulere til en forståelse av hva disse enhetene faktisk forteller oss, er svært nyttig fordi ved å kjenne til enheten kan elevene resonnere seg tilbake både til hvordan de kan regne (matematisk) med mengder, volum og tetthet, men også få en dypere forståelse av begrepene. At vann har massetetthet 1 g/ml betyr jo nettopp at 1 ml vann vil veie 1 g, eller at dersom du veier opp 100 g vann vil dette ha volumet 100 ml. Når undersøkelsene våre er kvantitative målinger er det et viktig prinsipp at vi gjennomfører målingene flere ganger, og en vanlig regel er at hver måling gjøres (minst) tre ganger for at vi skal være noenlunde sikre på at målingene våre ikke er beheftet med store tilfeldige feil. Ved å gjøre tre målinger får vi en følelse med hvor nøyaktig vi klarer å måle, og vi kan bruke gjennomsnittsverdien som endelig måleresultat.

Undersøkelse 1

Ett åpent forsøk som er egnet til å videreføre demonstrasjonsforsøket er å måle massetetthet for ulike stoffer eller løsninger. Dette kan elevene gjøre ved å måle volum, veie, og dividere masse med volum. De kan så sammenligne med observasjoner om de flyter eller synker. Figur 2 viser et diagram med tetthet for ulike typer cola. I dette tilfellet er det brukt målekolber med volum mellom 50 ml og 500 ml. Vi har fylt disse med cola og veid innholdet (målekolber ble brukt for å kunne måle mest nøyaktig volum). Se ellers avsnittet nedenfor om feilkilder.

Figur 2. Beregnet tetthet for ulike typer cola ved å veie kjente volumer av de respektive typene drikke

Undersøkelse 2

Vi kan også måle gjennomsnittlig massetetthet til en hel forpakning (brusboks, majonestube etc.) ved at vi veier gjenstanden, finner det totale volumet og dividerer massen med volumet. Denne vil ofte være lavere enn tettheten på selve produktet fordi forpakninger kan inneholde gass eller luft.

Undersøkelse 3

Undersøke hvordan massen til brus endrer seg når CO₂ (karbondioksid) bobler ut. Vi skulle vente at massen til en gitt mengde brus vil avta etter hvert som CO₂ bobler ut, helt enkelt fordi gassen er stoff som til å begynne er oppløst i brusen, mens når den er bruset bort, har den gått over i gassfase og derfor ikke lenger befinner seg i løsningen. Klarer vi å måle forskjell? En alternativ og mer illustrerende metode er å bruke en skålvekt og balansere en åpnet brus med en lukket brus og se om skålvekten vipper den ene eller andre veien. Videoen nedenfor viser nettopp dette forsøket.

Vi kan også måle om massetettheten endrer seg som følge av at CO₂ bruser ut, men dette vil nok være beheftet med ganske store usikkerheter, og forskjellen i tetthet vil kunne være for liten til at det er målbart med utstyr som normalt er tilgjengelig på en skole.

Andre muligheter for undersøkelser

Det er en rekke andre muligheter for å gjøre undersøkelser omkring massetetthet. Ett eksempel finnes nedenfor i avsnittet med erfaringer fra gjennomføring på 8. årstrinn.

Feilkilder i måling av massetetthet

Dersom elevene skal måle tettheten av væsker eller løsninger kan de måle gitte volumer og veie disse. En utfordring med å måle tetthet i disse løsningene er imidlertid at forskjellen i tetthet er liten (fra figur 2 ser vi at forskjellen mellom cola og vann eller cola og cola light ligger i andre desimal, mens forskjellen på vann og cola light ligger i tredje desimal). Vi må derfor ta hensyn til feilkilder.

• Vi trenger nøyaktige måleinstrumenter. Til måling av volum er vanlige desilitermål eller begerglass for unøyaktig, og vi bør bruke enten målesylinder eller målekolbe. Vekten bør ha minst en desimals nøyaktighet, men gjerne to. Til målingene vist ovenfor ble det brukt målekolbe og vekt med to desimalers nøyaktighet. Det ble brukt fem ulike målekolber med volumer på hhv. 500 ml, 250 ml, 100 ml og 2 x 50 ml.
• Å bestemme volumet på mineralvann er utfordrende fordi bobler i løsningen gjør at volumet øker. Derfor bør vi unngå bobler i løsningen når vi måler (slå lett på kolben slik at boblene forsvinner opp). Nyåpnet brus vil altså kunne ha lavere massetetthet enn forventet fordi deler av volumet er gassbobler.