Снег и лёд удобны для домашнего наблюдения: ребёнок видит, как твёрдое превращается в воду, а затем вода снова замерзает. Начните с двух одинаковых кубиков льда в прохладной воде и воде комнатной температуры. Сравните их, не обещая точного времени таяния. Потом рассмотрите снег в чашке и подготовьте воду для замораживания.
Эти опыты не требуют нагрева. Взрослый заранее готовит лёд, приносит снег с улицы, если он есть, и ставит всё на поднос. Уличный снег не пробуют. Пока ребёнок работает с водой, взрослый остаётся рядом и следит за ходом занятия, даже если в стаканах её совсем немного.
Подготовьте одинаковые условия для первого сравнения
Вам понадобятся два одинаковых прозрачных стакана, два кубика льда примерно одной формы и размера, прохладная вода, вода комнатной температуры, поднос, ложка, бумага и карандаш. Воду комнатной температуры можно заранее налить в отдельную чашку и оставить в комнате. Прохладную возьмите из холодильника. Горячую воду не используйте.
В оба стакана налейте одинаковое количество воды. Поставьте их рядом на подносе и подпишите листками «прохладная» и «комнатная». Посмотрите на кубики до начала: если один заметно меньше другого, замените его. Маленький кубик может исчезнуть раньше просто из-за размера, и сравнение температур воды станет неясным.
Рядом положите лист с двумя нарисованными стаканами. Ребёнок сможет отмечать состояние кубиков несколькими штрихами: большой, меньше, почти исчез. Часы необязательны. Если хотите отмечать минуты, делайте это только как запись именно вашего наблюдения, а не как обещание, что в следующий раз лёд растает за такое же время.
Опыт 1. Где кубик меняется быстрее
Одновременно опустите по кубику льда в каждый стакан. Не размешивайте воду: перемешивание само по себе изменит ход наблюдения. Спросите ребёнка, что он ожидает увидеть сначала. Пусть он выберет стакан и нарисует возле него маленькую стрелку.
Через короткие промежутки смотрите на кубики сбоку. Можно договориться проверять их каждый раз, когда на песочных часах закончится песок, или просто возвращаться к стаканам между другими спокойными делами за столом. Отмечайте, в каком стакане кубик заметно уменьшился первым. Если один кубик прилип к стенке, осторожно сдвиньте его ложкой и больше не трогайте.
Вода комнатной температуры теплее прохладной воды, поэтому она передаёт льду тепло быстрее в начале сравнения. В результате кубик в ней обычно тает быстрее. Такой принцип сравнения одинаковых кубиков в воде разной температуры использует Американское химическое общество в опыте Melting Ice. Для домашнего варианта достаточно прохладной воды и воды комнатной температуры.
Когда лёд исчезнет, попросите ребёнка показать, что осталось в стакане. Он увидит воду, а не «ничего». Кубик изменил состояние: был твёрдым, стал жидкой водой. Это таяние. Если кубик в одном стакане ещё плавает, можно дождаться конца наблюдения, но не подливать воду и не переносить лёд между стаканами.
Опыт 2. Что остаётся от чашки снега
Если на улице есть снег, взрослый приносит небольшое количество в чистой чашке и ставит её на поднос. Для наблюдения хватит чашки объёмом около 200 мл, заполненной рыхлым снегом примерно до края без утрамбовывания. Рядом поставьте пустую такую же чашку: ребёнку будет легче сравнить её размеры с количеством воды после таяния.
До начала спросите: «Сколько воды останется, когда снег растает: полная чашка или меньше?» Пусть ребёнок отметит ответ линией на рисунке чашки. Затем оставьте снег в комнате и время от времени возвращайтесь к нему. Когда он растает, рассмотрите уровень воды. Рыхлый снег занимает много места, но в нём есть промежутки с воздухом, поэтому воды обычно оказывается заметно меньше первоначального объёма снега.
Если снег принесли с улицы, рассмотрите также дно чашки. Там могут оказаться песчинки или другой мусор, даже если снег сначала казался белым. Не нужно трогать находки пальцами и тем более пробовать воду. Взрослый после наблюдения выливает её и моет чашку. Для следующего шага с замораживанием возьмите свежую чистую воду, а не растаявший уличный снег.
Здесь полезно уточнить слова. Снег не «растворился» в воде: он сам стал жидкой водой при таянии. Когда сахар растворяется в воде, он смешивается с ней; в чашке со снегом вы наблюдали переход льда из твёрдого состояния в жидкое. Ребёнку достаточно увидеть эту разницу на двух знакомых примерах, не разбирая устройство снежинок.
Опыт 3. Как вода снова становится льдом
Налейте немного чистой воды в неглубокую форму для льда. Заполняйте ячейки не до самого края, чтобы форму было удобно перенести. Дайте ребёнку рассмотреть жидкую воду: она принимает форму ячейки и движется, если осторожно наклонить форму. Затем взрослый ставит её в морозильную камеру на ровную полку.
Позже достаньте форму и попросите ребёнка сначала описать, что изменилось, не вынимая кубик. Вода теперь твёрдая и сохраняет форму ячейки. Выньте один кубик на поднос и предложите составить порядок событий: вода в форме, лёд после морозилки, вода после таяния кубика на подносе. Получится круг наблюдений, в котором начало и конец понятны.
Можно оставить второй кубик в морозилке для повторения первого опыта в другой день. Но не сравнивайте новый кубик с вчерашним по скорости таяния: условия вокруг них уже могут различаться. В этом шаге важнее увидеть обратный переход — замерзание воды, — а не устроить ещё одно соревнование стаканов.
Как не запутаться в результате
Если оба кубика растаяли почти одновременно, проверьте подготовку: были ли стаканы одинаковыми, кубики похожими, а вода действительно разной температуры. Повторите опыт с новыми кубиками, налив свежую прохладную и комнатную воду в равном количестве. Не добавляйте горячую воду ради яркого результата.
Если ребёнок потерял интерес, пока снег тает, оставьте чашку на подносе и вернитесь к ней позже. Длительное ожидание само по себе не делает опыт более полезным. Лучше вначале договориться о двух вопросах: сколько воды останется и что будет видно на дне.
Запишите короткий итог одним предложением ребёнка: «В более тёплой воде лёд уменьшился раньше», «Снег стал водой», «В морозилке вода снова стала льдом». Не соединяйте эти наблюдения с большими выводами о погоде или климате: домашний опыт отвечает на вопросы о ваших стаканах и чашке.
Если ребёнку хочется исследовать воду дальше, выберите опыты с водой для детей 4–5 лет: пять домашних проверок. Для отдельного занятия о том, что меняется во внешнем виде жидкости, подойдут эксперименты с цветом для детей: простые опыты дома.
Частые вопросы
Что делать, если снега на улице нет?
Проведите сравнение кубиков и замораживание воды. Эти два шага уже покажут ребёнку таяние и замерзание. Наблюдение за снегом можно провести позже; заменять его измельчённым льдом ради полного совпадения не требуется.
Почему кубик плавает, хотя он твёрдый?
Твёрдость не означает, что предмет обязательно тонет. В этом занятии достаточно заметить, что кубик держится в воде и постепенно уменьшается. Если ребёнок захочет отдельно исследовать плавание предметов, используйте другую игру с водой, не смешивая её с наблюдением за таянием.
Можно ли ускорить таяние, помешивая ложкой?
Можно, но тогда вы измените сразу два условия: температуру воды и её движение. Для сравнения двух стаканов оставьте воду неподвижной. Перемешивание лучше проверить потом как отдельный вопрос с новыми одинаковыми кубиками.
Нужно ли измерять время до полного исчезновения льда?
Нет. Достаточно несколько раз отметить размер кубиков и увидеть, какой стал меньше раньше. Если записываете время, воспринимайте его как результат именно этого опыта: размер кубиков, температура комнаты и воды в другой день могут быть иными.