חנוכה מדעי: 6 ניסויים מרתקים עם שמן וחומרים אחרים

ילדים לרוב נדהמים לראות ששמן ומים לא מתערבבים, וזו הזדמנות להסביר להם את העיקרון המדעי שמאחורי התופעה. המטרה בניסוי היא להמחיש את ההבדלים בין שני סוגי הנוזלים וכיצד הם לא משתלבים.

מה צריך?

מים

שמן זית או שמן בישול אחר

כוס שקופה

צבע מאכל (אופציונלי)

הסבר: המים הם נוזל הידרופילי, כלומר מולקולות המים נמשכות זו לזו ויוצרות קשרים. השמן, לעומת זאת, הוא הידרופובי, כלומר מולקולות השמן דוחות את מולקולות המים. כשממלאים כוס במים ומוזגים עליהם שמן, התוצאה היא ששני הנוזלים לא מתערבבים והשמן נשאר לצוף למעלה בשל צפיפותו הנמוכה יותר. ניתן להוסיף למים צבע מאכל כדי להמחיש בבירור את ההבדל בין השכבות.

הניסוי:

1. מלאו כוס שקופה במים עד מחצית הגובה.
2. הוסיפו מעל המים שכבה של שמן זית או כל שמן אחר. תוכלו לראות שהשמן נשאר בחלק העליון של הכוס ולא מתערבב עם המים.
3. ניתן להוסיף למים צבע מאכל כדי להמחיש את ההבדל בין השכבות בצורה ברורה יותר.

הסבר מדעי: שמן ומים הם נוזלים בעלי תכונות כימיות שונות שבאות לידי ביטוי בכך ששמן דוחה מים, ולכן הוא נשאר לצוף מעליהם. זוהי הזדמנות נהדרת ללמד את הילדים על האינטראקציה בין חומרים שונים.

ניסוי זה מדגים את עקרון הציפה, שמלמד את הילדים מדוע חומרים מסוימים צפים בעוד שאחרים שוקעים.

מה צריך?

שמן זית

מים

כוס שקופה

סוכר (או מלח)

הסבר: עקרון הציפה תלוי בצפיפות החומרים – חפץ יצוף על פני נוזל אם הצפיפות שלו נמוכה יותר מזו של הנוזל שבו הוא נמצא.

הניסוי:

1. מלאו כוס שקופה במים עד חציה.
2. הוסיפו מעט שמן זית לכוס. שימו לב שהשמן נשאר לצוף מעל המים ולא שוקע לתוכם.
3. ניתן להוסיף למים מעט סוכר כדי להפוך אותם לצמיגיים יותר, ואז להוסיף שמן. תוכלו לשים לב כיצד השינוי בצפיפות המים גורם לשמן להתפשט אחרת על פני המים.

הסבר מדעי: שמן צף על פני המים מכיוון שהוא בעל צפיפות נמוכה יותר מזו של המים. צפיפות מראה כמה "דחוס" חומר מסוים כך שכשחומר פחות צפוף נמצא בתוך חומר צפוף יותר, הוא יצוף על פניו.

ניסוי זה מלמד כיצד שמן משפיע על חומרים כמו עץ, ומדגים בצורה חזותית ומוחשית את רעיון העמידות והציפה. 

מה צריך?

קיסם או מקל עץ קטן

שמן זית

כוס שקופה עם מים 

הסבר: בניסוי זה נלמד על הציפוי שהשמן יוצר ועל השפעתו על המשטחים שסופגים אותו.

הניסוי:

1. מלאו כוס שקופה במים עד חציה. 
2. טבלו קיסם עץ או מקל קטן בשמן, ואז הניחו אותו מעל המים.
3. ניתן לראות שהשמן לא נספג בעץ לחלוטין וכי נוצר ציפוי מבריק על פני השטח.

הסבר מדעי: העץ סופג כמות מסוימת של שמן אך חלק מהשמן נשאר על פני השטח ויוצר מראה מבריק. זוהי תכונה פיזיקלית שגורמת לכך שהשמן לא יחלחל לחומר. העובדה ששמן הינו הידרופובי, דוחה מים, מונעת בעצם מגע ישיר בין המים והעץ. 

ניסוי פשוט ומעניין שמלמד את הילדים על תהליכים כימיים בסיסיים וכיצד הם משפיעים על היכולת של זרם חשמלי לעבור. 

מה צריך?

כוס שקופה עם מים

מלח

שמן בישול 

סוללה קטנה (AA או AAA)

הסבר: הסוללה מתפקדת כמו מכונה מדעית ומסבירה את השכבות הכימיות שמפעלות בסוללה.

ניסוי חזותי ומהנה שמדגים את עקרונות התערובות, צפיפות וגבולות בין חומרים שאינם מתערבבים. ניסוי זה מצריך שימוש בחומרים צבעוניים כדי להמחיש איך שמן ומים לא מתערבבים, וכולל יצירת בועות צבעוניות בתוך השמן. 

מה צריך?

שמן זית או שמן בישול אחר

מים

צבעי מאכל נוזליים במספר צבעים, לבחירתכם

כוס שקופה או צנצנת פלסטיק

פיפטה או מקל עץ קטן

הסבר: כפי שראינו בניסויים קודמים, שמן ומים לא מתערבבים. המטרה בניסוי הזה היא להראות כיצד הצבעים יוצרים בועות צבעוניות שמתפשטות בתוך השמן מבלי להישאר בתוכו או להתערבב בו.

הניסוי:

1. מלאו כוס שקופה במים עד חציה.
2. הוסיפו שמן מעל המים – בכמות שיוצרת שכבה שנראית לעין
3. באמצעות פיפטה או מקל עץ קטן הוסיפו כמה טיפות של צבעי מאכל שונים למים. כל צבע ייצור בועות צבעוניות שיפלו לתוך השמן ויתפשטו בתוכו.
4. צפו במה שקורה עכשיו: הצבעים צפים בתוך השמן ויוצרים אפקטים יפים ומגוונים של בועות צבעוניות, מבלי שהתערבבו עם השמן או עם המים.

הסבר מדעי: הצבעים נשארים לצוף בשמן ואינם נספגים בו כי הם עשויים ממולקולות שמומסות במים, אך לא בשמן. כשצבעי המאכל, שמבוססים על מים, נוגעים בשמן, הם יוצרים בועות שנשארות לצוף ובכך מדגימות את עקרון הדחייה של חומרים שונים עם תכונות כימיות שונות.

ניסוי זה מדגים את ההתנהגות של שמן במצבים של חום וקור. הניסוי ממחיש את המושג הולכה תרמית ומדגים כיצד חום יכול לשנות את ההתנהגות של שמן.

מה צריך?

שמן זית או שמן בישול אחר

מנורת שולחן עם נורה חזקה, או מקור חום בטוח אחר

כוס שקופה או צנצנת זכוכית 

שעון או טיימר

הסבר: כשהשמן מתחמם, צפיפותו משתנה והוא מתחיל להתפשט או לזרום בצורה שונה. בניסוי הזה נלמד כיצד החום משפיע על השמן. זהו ניסוי מדעי שמסביר את עקרון ההולכה התרמית – איך חום משפיע על חומרים שונים.

הניסוי:

1. מלאו כוס אן צנצנת זכוכית בשמן.
2. הניחו את הכוס או את הצנצנת על משטח בטוח ועמיד לחום.
3. כוונו על הצנצנת מנורת שולחן עם נורה חזקה כך שתחמם את השמן, או השתמשו במקור חום בטוח אחר.
4. השתמשו בשעון או בטיימר כדי למדוד את משך הזמן הנדרש לחימום השמש ולתגובה המשתנה לחום. 
5. עקבו אחרי השפעת החום על השמן – האם השמן מתחיל להתפשט או לשנות את צורתו?

הסבר מדעי: כשהשמן מתחמם, האנרגיה התרמית גורמת למולוקלות השמן לנוע מהר יותר ולהתרחק זו מזו. תהליך זה מוביל ליריד בצפיפות השמן. זוהי דוגמה טובה להולכה תרמית – תהליך שבו חום עובר ממקור חם, כמו מנורה, אל חומר אחר (השמן) וגורם לשינויים בו.