Hoe je verschijningsvormen van materie op een leuke manier uitlegt

De toestanden van materie op een leuke manier uitleggen aan kinderen is mogelijk met eenvoudige experimenten en de juiste begeleiding. Let op!

Kinderen de verschijningsvormen van materie leren lijkt misschien een beetje ingewikkeld, maar dat is het niet als je het op een goede didactische en leuke manier doet. Voordat we echter beginnen, moeten we een kleine woordenlijst maken van begrippen over materie en de verschijningsvormen.

Wat is materie?

Alles om ons heen, inclusief onszelf, bestaat uit materie, wat de som is van zeer kleine deeltjes in porties, met een bepaalde massa en volume. Die microscopische deeltjes waaruit het bestaat, zijn verenigd door samenhangende krachten die de toestanden bepalen waarin het verschijnt.

Die toestanden zijn de volgende:

• Vast. De deeltjes zijn zeer samenhangend, geordend en bewegen nauwelijks. Het resultaat is een starre materie, met constante massa en volume.
• Vloeibaar. Met zwakkere aantrekkingskrachten hebben de deeltjes een grotere bewegingsvrijheid en glijden ze weg, dus vloeistoffen zijn vormloos en stromend. Materie in deze toestand heeft geen vaste vorm, maar past zich aan aan de plaats waar het zich bevindt (zoals een fles, een fles, een rivierbedding, etc.).
• Gasvormig. In deze toestand zijn er bijna geen bindende krachten tussen de deeltjes, dus ze bewegen in elke richting. Gassen nemen de vorm aan van de houder die ze bevat en zetten uit in alle beschikbare ruimte erin.

Een artikel in het tijdschrift Wetenschappelijk Onderwijs (Spaanse link) wordt aanbevolen om aandacht te besteden aan het feit dat de transformatie van materie het gevolg is van energie-uitwisselingen die de temperatuur veranderen.

Verschijningsvormen van materie: wat zijn de veranderingsprocessen?

Materie heeft de eigenschap dat het van toestand kan veranderen als het wordt blootgesteld aan temperatuur en druk. Een geweldige manier voor kinderen om te leren hoe veranderingen van toestand plaatsvinden is om ze te begeleiden in hun eerste stappen in de wetenschappelijke methode: waarnemen, denken, experimenteren en van daaruit vragen stellen.

Thuis of op school, het idee is dat de kleintjes, met uitleg en leuke experimenten, wetenschap kunnen leren door wetenschap te doen.

Experimenten die je thuis kunt doen om de verschijningsvormen van materie uit te leggen

Nu we de verschijningsvormen van materie hebben doorgenomen, gaan we het onderwerp toestandsveranderingen benaderen met een reeks leuke experimenten.

1. Waarom smelt chocolade in je hand?

Kinderen zijn dol op chocolade, dus dit experiment zal meteen hun aandacht trekken! Als eerste stap stellen we vast dat chocolade in vaste vorm is, met een bepaald volume. Zoals we al hebben gezegd, zijn de deeltjes stevig aan elkaar gebonden om hun vorm te behouden.

Dan houden we de chocolade een tijdje in onze handen. Als de warmte van onze handen naar de chocolade gaat, zorgt de temperatuurstijging ervoor dat de moleculaire structuur begint te ‘ontrafelen’ en de materie zijn vorm verliest. Als er druk wordt uitgeoefend, gaat dit proces sneller.

De chocolade smelt en wordt vloeibaar als het op de hand wordt uitgespreid. Dit is een leuke uitleg voor de overgang van vaste naar vloeibare toestand, oftewel smelten.

2. IJs houdt dingen vast

Zet een bak met water klaar en doe er een klein voorwerp in, zoals een stuk steen of een knikker. Laat de kinderen ermee spelen, hun hand in het water steken, de vloeistof in een andere bak doen en het voorwerp pakken. Welke temperatuur voelen ze? Welke vorm heeft het water? Kunnen ze het voorwerp uit het water halen?

Zet het bakje dan in de vriezer tot het bevriest, leg het dan opnieuw voor aan de kinderen en stel dezelfde vragen. De verschillen in de antwoorden verklaren het stolproces: wanneer vloeibaar water wordt blootgesteld aan lage temperaturen, trekken de deeltjes elkaar sterker aan en stoppen met bewegen, waardoor het verandert in ijs.

In deze toestand heeft water een meer geordende moleculaire structuur en geen beweging tussen de componenten. Het voorwerp zit gevangen in de structuur en kan alleen ontsnappen als het ijs onder druk komt te staan en breekt of als het wordt blootgesteld aan warmere temperaturen en terugkeert naar zijn vloeibare toestand.

3. Regen maken met een pan

Voor deze uitleg moet je water in een pan doen en koken. Laat het afgedekt staan en zet het vuur uit. Zodra het een beetje is afgekoeld, open je de pan en vraag je meteen aan de kinderen wat ze zien. Komt er een wolk omhoog en verdwijnt hij weer?

Die wolk die uit de pot komt, is waterdamp en dat betekent dat de vloeistof door de inwerking van de temperatuur van toestand is veranderd in gasvormig, dat wil zeggen dat de deeltjes niet langer worden aangetrokken, maar uitzetten en dat het verdampingsproces plaatsvindt. Dit is dezelfde manier waarop wolken zich vormen.

Til het deksel van de pan op en laat de kinderen de druppels zien die zich op het oppervlak hebben gevormd en hoe ze als regendruppels vallen. Wat gebeurt er nu? Weer water! In dit experiment verandert water van een vloeibare naar een gasvormige toestand en dan weer terug naar een vloeistof.

Wanneer de hete dampdeeltjes tegen het koelere oppervlak van het deksel botsen, vindt er condensatie plaats en vormen zich vloeibare waterdruppels. Terwijl ze samenklonteren, nemen ze in volume toe en vallen ze onder hun eigen gewicht. Regen ontstaat op dezelfde manier.

De verschijningsvormen van materie leren met leuke verklaringen

Onderzoekend leren, waarbij kinderen wetenschappelijke kennis opbouwen door vragen te beantwoorden via experimenten, is een erg leuke manier om verklaringen te vinden voor de processen van toestandsveranderingen in materie.

Als pedagogische strategie, zoals het tijdschrift Sociale Wetenschappen en Onderwijs (Spaanse link) wordt de wetenschappelijke methode transversaal, terwijl leerlingen kritisch denken en cognitieve vaardigheden ontwikkelen.

Door te werken met alledaagse elementen kunnen ze de concepten snel begrijpen, omdat ze zelf betrokken zijn bij de zoektocht. Daarom is het uitleggen van de toestanden van materie aan kinderen eenvoudig als we de juiste methoden toepassen en we de kleintjes begeleiden om hun eigen wetenschappelijke ontdekkingen te doen.