Vesiteemaiset tiedekokeet

Tämän sivun vesiteemaiset tiedekokeet linkittyvät Tiedekeskus Heurekan Vesi - elämän virta -näyttelyyn. Kokeita suorittamalla voit osallistua myös Ilmastoetsivät Juniori -kouluprojektiin.

Hikoilevat kasvit

Voivatko kasvit hikoilla? Kokeile, niin tiedät.

Tarvikkeet:

  • muovipussi

  • narua tai kuminauhaa

  • kasvi

Vaihe 1

Pane muovipussi sellaisen oksan päälle, jossa on lehtiä, ja side se kiinni.

Vaihe 2

Pane kasvi ikkunalle auringonpaisteeseen tai lampun alle. Katso muutaman tunnin kuluttua, mitä on tapahtunut.

  • Kasvit tarvitsevat kasvamiseen maaperässä olevia kivennäisaineita ja ravinteita. Juuret imevät nämä aineet veden mukana ja kuljettavat ne lehtiin. Jotta kasvi voisi jatkuvasti imeä vettä ja ravinteita, osan vedestä on haihduttava lehtien kautta. Siksi näyttää siltä, kuin kasvisi hikoilisi.

  • Suuri koivu saattaa haihduttaa 500 litraa vettä kuumana kesäpäivänä - siis kokonaiset 500 litraa!

Jäitä kalastamaan

Tiedätkö, miltä tuntuu, kun kala nappaa? Yritäpä tällä kertaa kalastella jäätä.

Tarvikkeet:

  • jääpaloja

  • vettä

  • puuvillalankaa

  • suolaa

  • juomalasi

Vaihe 1

Täytä juomalasi vedellä. Pane veteen useita jääpaloja.

Vaihe 2

Kastele langanpää ja pane se jääpalojen päälle.

Vaihe 3

Ripottele langan ja jäiden päälle suolaa. Odota hetki.

Vaihe 4

Yritä nostaa jääpalat langanpäästä vetämällä.

  • Pyydä kaveriasi nostamaan jääpala langan avulla. Kun se ei onnistu, voit tehdä kaverillesi "taikatempun". Tee temppu kuten edellä, mutta piilota suola etukäteen paperirullan sisälle, joka saa toimia taikasauvanasi. Sano loitsu ja ripota suolaa jäiden päälle, odota ja vedä lanka ylös. Kaverisi pääsevät ihailemaan oikeaa taikatemppua.

  • Ruokasuola vaikuttaa kahdella tavalla vedessä. Toisaalta se alentaa veden jäätymispistettä, ja toisaalta se vaatii lämpöä liuetessaan veteen. Tämän tempun "juju" on jälkimmäisessä ominaisuudessa. Kun ruokasuola liukenee jään päällä olevaan veteen, se ottaa lämpöä ympäristöstä. Osa tätä ympäristöä on narussa oleva vesi, joka siis luovuttaa lämpöä suolan liukenemiseen. Samalla narun vesi itse jäähtyy ja jäätyy kiinni jääpaloihin. Kuivalla narulla tai suolaveteen kastetulla narulla temppu ei onnistu - ei ainakaan niin hyvin kuin suolattomaan veteen kastetulla narulla.

    Eri aineiden fysikaalis-kemiallisen käyttäytymisen tunteminen on monen taikatempun hallinnan takana. Yksi syy lisää opiskella näitä aineita!

  • Talvella teitä suolataan, jotta ne eivät olisi jäisiä ja jotta vältyttäisiin kolareilta. Ruokasuolan eli natriumkloridin sijasta käytetaan kalsiumkloridia. Kalsiumkloridi alentaa veden jäätymispistettä enemmän kuin natriumkloridi ja tuottaa liuetessaan lämpöä. Siis päinvastoin kuin natriumkloridi, joka vaatii lämpöä liuetessaan veteen ja siten jäähdyttää liuosta.

Pisaroittain vettä

Ihmeellistä! Voiko vesi todella taipua tällä tavalla?

Tarvikkeet:

  • Kolikko

  • Vettä

  • Pipetti

Vaihe 1

Ota kolikko; 1 euron tai 2 euron kolikko käy hyvin. Ota pipettiin vettä ja pudota vettä pisara kerrallaan kolikon päälle.

Vaihe 2

Kuinka monta pisaraa vettä kolikon päälle mahtuu?

  • Järjestä kilpailu kavereiden kesken / luokassa. Kaikilla on oltava samanlainen kolikko, jotta voitte kisata siitä, kuinka monta pisaraa onnistutte mahduttamaan kolikon päälle.

  • Vedellä on suuri pintajännitys. Se johtuu samasta asiasta kuin veden monet muutkin erikoiset ominaisuudet. Vesimolekyylin suuresta poolisuudesta eli siitä, että molekyylin happipää on negatiivinen ja kahden vedyn muodostama toinen pää positiivinen. Vesimolekyylien välisen keskinäiset vetovoimat ovat paljon suuremmat kuin veden ja ilman väliset. Siksi veden pinta on kuin kireä kalvo, joka vetää kolikon päällä vedenpinnan hieman kuperaksi.

  • Olet varmaan joskus nähnyt vesimittareiden "luistelevan" veden päällä. Ne käyttävät hyväkseen veden suurta pintajännitystä.

Vaihe 3

Seuraa sivulta, miltä kolikko näyttää.

Pysyykö pinnalla?

Miksi lumme kelluu ja kivi vajoaa pohjaan? Entä miten vedestä nousevat kaasukuplat vaikuttavat asiaan? Tähän ilmiöön voit tutustua myös Heureka-klassikot -näyttelyn Liikaa ilmaa -näyttelykohteella.

Tarvikkeet:

  • kaksi läpinäkyvää vesiastiaa

  • vettä

  • kivennäisvettä

  • rusinoita

  • erilaisia esineitä (korkkeja, pyyhekumeja, lämpökynttilöitä, legoja tai muita pieniä leikkikaluja, kolikoita ... )

Vaihe 1

Täytä toinen vesiastia vedellä ja toinen kivennäisvedellä. Kelluvatko rusinat jommassakummassa vedessä? Testaa.

Vaihe 2

Miksi rusinat kelluvat tai uppoavat? Miksi ne liikkuvat edestakaisin kivennäisvedessä? Yrittäkää muotoilla yksi rusina niin, että se kelluu.

Vaihe 3

Kokeile myös muilla esineillä. Kelluvatko ne vai uppoavatko? Miksi?

  • Olet juuri tutkinut loistoesimerkkia Arkhimedeen laista. Toisin sanoen olet tutkinut fysikaalista periaatetta, joka selittaa, mika saa esineet kellumaan. Esinetta nostava voima on yhta suuri kuin sen nestemaaran paino, jonka esine vedessa syrjayttaa. Siksi esineet, joiden tiheys on pienempi kuin nesteen, pysyvat pinnalla. Kun esineen tiheys on suurempi kuin veden, se uppoaa, koska nostovoima ei riita pitamaan sita pinnalla.

    Rusinatempussa kaasukuplat (hiilihappo) kiinnittyvat rusinoiden ryppyiseen pintaan ja saavat ne nousemaan ylos. Kun rusina nousee pintaan, kaasukuplat hajoavat ja rusina vajoaa jalleen kivennaisveteen. Tama tarkoittaa, etta kaasu ja rusina muodostavat yhdessa kokonaisuuden, jonka keskimaarainen tiheys on pienempi kuin veden.

  • Laivojen rungot rakennetaan nykyisin metallista. Vaikka metallin tiheys on suurempi kuin veden, laivat pysyvat pinnalla rakenteensa ansiosta. Laitojen alapuolella oleva ilma on mukana siina tilavuudessa, jonka mukaan laivan tiheys vedessa lasketaan. Jos tama tiheys on pienempi kuin veden tiheys, laiva pysyy pinnalla.

    Kaloilla on niin sanottu ilmarakko, jonka kokoa ne voivat saadella. Suurentamalla ilmarakkoaan kala pystyy kohoamaan itsestaan ylospain vedessa ja vastaavasti sita pienentamalla laskeutumaan pohjaan.

Raskasta vettä?

Voiko vesikerroksia kasata päällekkäin? Jäätyykö järvi talvella pohjaa myöten?

Tarvikkeet:

  • Koeputki

  • Kylmää ja kuumaa vettä

  • Pipetti

  • Sinistä ja punaista elintarvikeväriä

  • Kaksi pienehköä lasia tai mukia

Vaihe 1

Täytä toinen laseista tai mukeista mahdollisimman kylmällä vedellä.  Lisää kylmän veden joukkoon 10–15 pisaraa sinistä elintarvikeväriä.​

Vaihe 2

Täytä toinen lasi tai muki kuumalla vedellä. Lisää kuuman veden joukkoon 10–15 pisaraa punaista elintarvikeväriä.​ (Kuuman veden ei tule olla polttavan kuumaa.)

Vaihe 3

Pipetoi sinistä vettä 3–4 pipetillistä koeputken pohjalle.​

Vaihe 4

Kallista koeputkea ja pipetoi putken reunaa pitkin varovasti puristaen punaista vettä 3–4 pipetillistä. 

  • Tyhjennä koeputki ja kokeile pipetoida koeputkeen ensin punainen vesi ja sitten sininen. Mitä havaitset?

  • Veden tiheys riippuu sen lämpötilasta. Kokeen siniseksi värjätty kylmä vesi oli tiheämpää kuin kuuma vesi, minkä vuoksi se jäi koeputken pohjalle.  Punaiseksi värjätty kuuma vesi jäi kevyempänä lepäämään kylmän sinisen veden päälle.  Saman ilmiön voit tuntea uidessasi luonnonvesissä kesällä: eri lämpöiset vedet kerrostuvat. Pohjalla oleva vesi on kylmempää ja raskaampaa kuin pinnalla oleva vesi. 

  • Hämmentävää kyllä, kokeen tulokset eivät päde aivan joka tilanteessa: Vesi on tiheimmillään, kun sen lämpötila on 4 °C eli se on tiheämpää kuin vesi, jonka lämpötila on esimerkiksi 2 °C tai 6 °C. Kun siirrytään pakkasen puolelle, vesi jäätyy ja jää kelluu veden pinnalla. Nestemäinen vesi on siis tiheämpää kuin vesijää.

Sulava jäävuori

Olet ehkä kuullut jonkun joskus sanovan, että tämä on vain jäävuoren huippu. Miltä kelluva jäävuori näyttää? Mitä tapahtuu, kun kelluva jäävuori sulaa?

Tarvikkeet:

  • suuri jääpala

  • juomalasi

  • vettä

Vaihe 1

Pane jääpala lasiin ja kaada niin paljon vettä päälle, että jääpala kelluu. Voit merkitä vedenpinnan korkeuden lasiin teipillä tai piirtämällä viivan vesiliukoisella tussilla. (Voit tietysti käyttää myäs mittalasia.)

Vaihe 2

Anna jääpalan sulaa.

Vaihe 3

Seuraa, mitä tapahtuu vedenpinnalle. Odota noin 20 minuuttia.

  • Voit jäädyttää vettä purkissa tai muovipussissa, jotta saat suuremman jääpalan. Voit käyttää juomalasin sijaan myös isoa lasimaljaa tms. läpinäkyvää astiaa.

  • Kun jääpala sulaa, se muuttuu nesteeksi, jonka tiheys on suurempi kuin kiinteän jään. Vesi on siitä erikoinen aine, että kun se jäätyy, sen tiheys pienenee eli se muuttuu harvemmaksi. Siksi vesi ei jääpalan sulaessa valu lasin reunojen yli, vaikka jää ulottuu vedenpinnan yläpuolelle.

  • Ilmaston lämpenemisen aiheuttamista uhista yksi on merien veden pinnan nouseminen ja rannikoiden alavien maiden jääminen pinnan alle. Pohjoisten alueiden jäiden sulaminen ei tässä mielessä ole niin kohtalokasta kuin eteläisten jäätiköiden. Se johtuu siitä, että pohjoisessa jäät ovat pääosin meressä, mutta etelässä maalla Etelämantereen päällä.

Vesiputous

Tee oma "vesiputous" ja näet, miten lämmin ja kylmä neste käyttäytyvät toisiinsa nähden.

Tarvikkeet:

  • elintarvikevärillä värjätty jääkuutio

  • lämmintä vettä

  • korkea läpinäkyvä kannu tai kulho

  • lusikka

Vaihe 1

Kaada lämmintä vettä kannuun. Pane värillinen jääkuutio varovasti lusikan avulla veteen.

Vaihe 2

Seuraa, kuinka hienoja kuvioita syntyy. Paras tulos tulee mahdollisimman korkeassa kannussa.

  • Voit tehdä monivärisen vesiputouksen käyttämällä eri värisiä jääkuutioita. Kokeile temppua myös maito- tai mehukuutioilla!

  • Kylmä neste on tiheämpää kuin lämmin. Jäätyneenä vesi on kuitenkin harvempaa ainetta kuin nestemäisenä. Tästä syystä jääkuutio kelluu, mutta sulava kylmä neste vajoaa pohjaan. Aineen tiheys ja lämpötilaerot, jotka muuttavat tiheyttä, vaikuttavat nesteiden sijaintiin toisiinsa nähden.

  • Olet varmaankin uinut kesällä järvessa tai meressä. Kun uit pinnassa, vesi tuntuu lämpimältä, mutta kun jalkasi laskevat lähemmäs pohjaa, vesi voi tuntua kylmemmältä. Kylmä vesi on laskeutunut pohjaan, kun taas lämmin vesi pysyy pinnalla. Tämä johtuu siitä, että kylmä vesi on tiheämpää kuin lämmin. Veden tiheys on suurimmillaan +4 °C:ssa.

Voiko peruna kellua?

Lasten suosikkikoe, joka havainnollistaa hyvin myös aikuisille veden tiheyttä.

Tarvikkeet:

  • peruna

  • veitsi

  • suolaa

  • lusikka

  • vettä

  • kolme läpinäkyvää ja korkeureunaista kulhoa tai lasia

  • elintarvikeväriä

  • juomalasi

Vaihe 1

Leikkaa peruna kolmeen yhtä suureen osaan.

Vaihe 2

Kaada kulhoihin/laseihin kolme neljäsosaa vettä.

Vaihe 3

Kaada kahteen vesiastioista runsaasti suolaa ja sekoita, kunnes suola on liuennut (10 ruokalusikallista 3/4 litraan vettä riittää hyvin).

Vaihe 4

Pane yksi perunan pala kumpaankin suolavesiliuokseen.

Vaihe 5

Kaada erilliseen juomalasiin lämmintä vettä ja värjää se elintarvikevärillä. Lisää värjätty lämmin vesi lusikan avulla suolaveden ja perunan päälle. Älä sekoita värjättyä vettä suolaveteen. Missä peruna on? Mitä tapahtuu?

Vaihe 6

Pane vertailun vuoksi kolmas perunan pala astiaan, jossa on pelkkää vettä.

  • Jos kaadat lämpimän värjätyn veden riittävän nopeasti, koko seos värjäytyy ja peruna jää kellumaan vesi-, suola- ja väriliuokseen.

  • Olet juuri tutkinut loistoesimerkkiä Arkhimedeen laista. Toisin sanoen olet tutkinut fysikaalista periaatetta, joka selittää, mikä saa esineet kellumaan. Esinettä nostava voima on yhtä suuri kuin sen syrjäyttämän nestemäärän paino. Siksi esineet, joiden tiheys on pienempi kuin nesteen, pysyvät pinnalla nostovoiman johdosta. Kun esineen tiheys on suurempi kuin veden, se uppoaa.

    Tempussa peruna kellui pinnalla suolavedessä eli suolaveden tiheys oli suurempi kuin perunan. Kun lisäsit varovasti lämmintä vettä päälle, peruna kellui vesikerrosten välissä. Makea lämmin vesi on "kevyempää" ja sen tiheys on pienempi kuin perunan ja siksi se asettui perunan päälle. Kun panit perunan tavalliseen hanaveteen, se painui pohjaan, koska peruna oli tiheämpi kuin vesi eikä siksi kellu. Veden lämpötilalla on myös merkitystä. Lämpimän veden tiheys on pienempi kuin kylmän veden. Veden tiheys on suurimmillaan +4 asteessa.

  • Vedessä, jonka suolapitoisuus on hyvin suuri, ihminen pysyy pinnalla itsestään. Suolaveden tiheys on suurempi kuin makean veden. Tallainen paikka on mm. lsraelin ja Jordanian rajalla oleva Kuollut meri. Se sijaitsee 300 metriä merenpinnan alapuolella, joten sillä ei voi olla laskujokea mereen.

Älä avaa!

Testaa, pystyvätkö kaverisi tai perheenjäsenesi vastustamaan kiusausta ja olemaan avaamatta!

Tarvikkeet:

  • tyhjä korkillinen muovipullo

  • neula

  • vettä

  • vedenpitävä tussi

Vaihe 1

Pistä neulalla reikä muovipulloon.

Vaihe 2

Kirjoita tussilla pulloon: “ÄLÄ AVAA”. Peitä reikä sormellasi siksi aikaa, kun täytät pullon vedellä. Sulje korkki ja ota sormi pois reiän päältä.

Vaihe 3

Avaa korkki tai jätä pullo uteliaan kaverin avattavaksi. Avaaminen kannattaa tehdä ulkona tai pesualtaan päällä.

  • Voit tehdä pulloon myös useampia reikiä ja tehdä pullosta näin “kastelukannun”. Jollet pysty peittämään kaikkia reikiä sormillasi, voit täyttää pullon pesualtaassa veden alla. Silloin reikiä ei tarvitse peittää. Sulje korkki.

    Kokeile samaa saippuavedellä. Toimiiko temppu silloin?

  • Vettä työntää reiästä pulloon päin ilmanpaine ja korkin ollessa kiinni pullosta pois reiän yläpuolisen veden hydrostaattinen paine. llmanpaine vastaa 10 metrin vesipatsaan painetta, joten temppu onnistuu hyvin kaikilla alle 10 metriä korkeilla pulloilla. Kun korkki avataan, vettä työntää ulos sekä vedenpaine että ilmanpaine, jolloin vesi suihkuaa reiästa ulos.

  • Koska temppu onnistuu huonommin isolla reiälla ja saippuavedellä, niin voisi olettaa myös veden pintajännityksellä olevan oma osuutensa. Näin onkin. Veden pintajännitys tarttuu reiän reunoihin ja pitää vettä omalta osaltaan sisällä. Jos reikä on oikein pieni, pintajännitys pitää veden pullossa, vaikka korkki aukaistaisiin. Kokeilepa saada oikein pieni reikä pulloon. Puristamalla pehmeää pulloa korkin ollessa päällä vesi suihkuaa pienestäkin reiästa, mutta ei veden omasta painosta korkin ollessa auki. Kun reikä on riittävän iso, mikään ei pidättele vettä pullossa. Kokeilepa vaikka kolmella pullolla, joissa on "neulankärjen kokoinen", millimetrin ja senttimetrin läpimittaiset reiät.

    Tämän tempun fysikaalista selitystä joutuu ehkä vähän pureskelemaan. Kaikki asiat maailmassa eivät ole ymmärrettavissä ilman pään raapimista.