ניסוי מחזור המים בשקית מראה לתלמידים אידוי ועיבוי בתוך כלי סגור, והוא לא מראה את מחזור המים כפי שהוא קורה בטבע. דווקא בגלל זה הוא שווה את המקום על אדן החלון: הטיפות שמופיעות בחלק העליון של השקית הן אותם מים שהיו בתחתית, והקו שמסמנים בטוש ביום הראשון נשאר במקומו גם אחרי שבועיים.
במאמר על מחזור המים בטבע והדרך להסביר אותו לתלמידים השקית מקבלת פסקה אחת, כאחת משתי הדגמות ששוות זמן שיעור. כאן היא מקבלת את הפירוט המלא: מה שמים בה, איפה תולים אותה, מה מודדים, מה משתבש, ואיך הופכים שקית יפה על החלון לשאלה שהכיתה עונה עליה בנתונים.
השקית היא מזקקה קטנה, ולא ענן
קרני השמש עוברות דרך הפלסטיק השקוף ומחממות את המים שבתחתית. חלק מהמים מתאדים והופכים לגז שקוף שממלא את האוויר בתוך השקית. כשהאדים פוגשים את הדופן, שקרירה יותר מהאוויר הלח שבפנים, הם מתעבים עליה לטיפות קטנות. טיפות שמתאחדות נעשות כבדות, מחליקות במורד הפלסטיק וחוזרות לתחתית.
זה העיקרון של מזקקה סולארית. בדף על התפלה באתר הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית מתוארת מזקקה פשוטה של יריעת פלסטיק מעל בור, שבה אוויר לח מתחמם בשמש, מתעבה על הצד הפנימי של היריעה ומטפטף לכלי איסוף. באותו דף מוסבר שזיקוק הוא אחת הדרכים הוותיקות ביותר להפיק מים מתוקים ממי ים. השקית על החלון היא גרסה זולה וקטנה של אותו מתקן.
לכן עדיף לא להציג אותה לכיתה כמחזור מים בזעיר אנפין, למרות שזה השם שהניסוי ידוע בו. בשקית אין רוח, אין גוש אוויר שעולה לגובה ומתקרר, אין ענן ואין קרקע שסופגת. מה שנראה כמו גשם הוא טיפות שזוחלות על דופן. כשאומרים לתלמידים מההתחלה שזו מזקקה ושואלים מה בה דומה לטבע ומה שונה, הם מקבלים שיעור על מודלים. מי שמציג אותה כעולם קטן ושלם מלמד אותם לבלבל בין מודל לבין הדבר עצמו.
רבע כוס מים, טיפת צבע וטוש שלא נמחק
הרשימה קצרה. שקית זיפ שקופה בגודל בינוני, בערך עשרים על עשרים סנטימטר, בלי הדפס בצד שפונה לכיתה. כחמישים מיליליטר מים מהברז, קצת פחות מרבע כוס. טיפה אחת של צבע מאכל כחול. טוש שאינו מחיק, ונייר דבק רחב של אריזה.
כמות המים קטנה בכוונה. שקית עם חצי ליטר כבדה מדי לנייר דבק על זכוכית, והיא נוטה ליפול בשעות החמות של היום, בדיוק כשהדבק מתרכך. מעט מים גם מתחממים מהר יותר, והטיפות הראשונות מופיעות מוקדם יותר.
טיפת הצבע היא לא קישוט. המים בתחתית נשארים כחולים, והטיפות שמתעבות בחלק העליון יוצאות שקופות. הצבע נשאר למטה כמו שמלח נשאר למטה, וזו הדרך הפשוטה ביותר להראות שמה שעלה הוא מים בלבד.
בכיתה של 32 תלמידים כדאי לעבוד בקבוצות של ארבעה. שמונה שקיות נכנסות על שני חלונות רגילים, ו-16 שקיות של זוגות כבר לא. כל קבוצה סוגרת את השקית עם מעט אוויר בפנים, כדי שהדפנות לא ייצמדו זו לזו, ובודקת אטימות בלחיצה עדינה מעל הכיור. את הקו מסמנים על פני המים אחרי שהשקית כבר תלויה על החלון ולא על השולחן, כי הזווית משנה את הגובה של המים ביחס לדופן.
החלון הדרומי, והתריס שמבטל אותו
בישראל השמש עוברת בחלק הדרומי של השמיים, ובחורף היא נמוכה ומאירה ישר לתוך חלונות שפונים דרומה. חלון מזרחי מקבל שמש בעיקר בבוקר, ומערבי בעיקר אחרי שהתלמידים כבר הלכו הביתה. חלון צפוני כמעט לא מקבל שמש ישירה, ושם סביר שיופיעו הרבה פחות טיפות.
החלון הנכון על המפה הוא לא תמיד החלון הנכון בכיתה.
תריס שמורידים בגלל החום או בגלל המזגן, עץ גבוה בחצר או מבנה יביל שהוצב מול הכיתה בקיץ מבטלים את היתרון בבת אחת. כדאי לבדוק את החלון בעשר בבוקר ובאחת בצהריים, יום לפני שתולים, ולבקש מהכיתה לא להוריד את התריס בשבועיים של הניסוי.
הקו בטוש הופך הדגמה למדידה
בלי סימון, התלמידים מסתכלים על השקית יומיים ומאבדים עניין. עם סימון יש שאלה שחוזרת כל בוקר: האם המים ירדו מתחת לקו? בשקית אטומה התשובה צריכה להיות לא, גם אחרי שבועיים, והרגע שבו הכיתה מבינה שהמים לא הלכו לשום מקום שווה יותר מכל הסבר על אידוי.
המרחב הפדגוגי של משרד החינוך מציע לכיתה ד פעילות בשם אידוי והתאדות, בעמוד ההידרוספרה של מדע וטכנולוגיה ליסודי, שבה התלמידים אוספים מים לאורך זמן, מציגים את הנתונים בטבלה או בגרף ומסיקים מסקנות. השקית משתלבת במבנה הזה אם טבלת התיעוד נראית בערך כך:
| תאריך ושעה | מזג האוויר | טיפות בחלק העליון (אין, מעט, הרבה) | המים בתחתית ביחס לקו (מעל, על הקו, מתחת) | מה עוד ראינו |
|---|---|---|---|---|
כדאי למדוד פעמיים ביום, עם הכניסה לכיתה ובהפסקה הגדולה. ההשוואה בין שתי המדידות באותו יום יכולה להראות לתלמידים שהטיפות קשורות לשמש ולא רק לזמן שעבר.
מה משתבש, ומה כל תקלה מלמדת
שקית שהקו בה יורד היא שקית דולפת. מספיק חריץ קטן בזיפ כדי שהאדים ייצאו, והתוצאה נראית כמו אידוי רגיל מכוס פתוחה. במקום לזרוק אותה, אפשר להציג אותה ליד שקית תקינה ולשאול את הכיתה מה ההבדל ביניהן. זו אותה השוואה שבין שלולית שמתייבשת בחצר לבין מערכת סגורה.
יום מעונן נותן מעט טיפות, לפעמים בכלל לא. תלמידים נוטים לרשום אותו כיום שבו הניסוי לא עבד, וכדאי לעצור על זה: יום בלי שמש הוא נתון, והוא חלק מהתשובה לשאלה מאיפה מגיעה האנרגיה.
שקית שנפלה מהחלון בצהריים מלמדת רק על נייר דבק. תולים מחדש, מסמנים קו חדש ורושמים את התאריך.
חופשות מפרקות את המדידה. ניסוי שמתחיל שבוע לפני סוכות יבלה את החופשה בכיתה נעולה עם תריס מוגף, והנתונים שלפני החג ואחריו לא יתחברו. עדיף להתחיל אחרי החגים, או לשמור את הניסוי לחורף, כשההפרש בין החום בשמש לבין הזכוכית הקרה גדול יותר והטיפות נוטות להופיע מהר.
איך הופכים את השקית לשאלת חקר
הדגמה עונה על שאלה שהמורה כבר יודע את התשובה עליה. כדי להפוך אותה לחקר צריך שתי שקיות ששונות בדבר אחד, ושאלה שאפשר לענות עליה במדידה. במאמר על ניסוח שאלת חקר מדעית עם תלמידים יש רשימה של שאלות כאלה, והשוואה בין חלון דרומי לחלון צפוני היא מהקלות ליישום בשקית.
גרסה עשירה יותר משתמשת במים מלוחים. קבוצה אחת ממלאת שקית במים עם כף מלח מומסת, והשנייה במים רגילים. אחרי שבוע אוספים במקלון אוזניים נקי טיפה מהדופן העליונה וטיפה מהתחתית, מטפטפים כל אחת על נייר שחור ומחכים שיתייבשו. הציפייה היא שטבעת לבנה תישאר רק מהטיפה שנלקחה מלמטה. טועמים? לא, במעבדה לא טועמים, וגם לא בכיתה.
הניסוי הזה מתחבר לנוף שהתלמידים מכירים. לפי הדף על אידוי ומחזור המים באתר הסקר הגיאולוגי האמריקאי, ים המלח נמצא באגן סגור בלי מוצא, המים עוזבים אותו בעיקר באידוי והמלחים נשארים מאחור, ולכן המליחות שלו גבוהה כל כך. בתחתית השקית המלוחה קורה אותו דבר בקטן, ובדופן העליונה נאספים מים מתוקים, כמו הגשם שמקורו באידוי מהים.
ההערכה נשענת על הטבלה ועל משפט אחד
בסוף השבועיים כל קבוצה מגישה את הטבלה ומשפט הסבר אחד: מאיפה הגיעו הטיפות בחלק העליון, ולמה המים לא ירדו מתחת לקו. תשובה טובה מזכירה את השמש, את המעבר לגז ואת החזרה לנוזל על הדופן הקרירה. תשובה שאומרת שהמים עלו לענן וירד גשם מראה שהתלמיד חזר לפוסטר ולא הסתכל על השקית.
לקבוצות שסיימו מהר יש שאלה נוספת: מה חסר בשקית כדי שתהיה מחזור מים אמיתי. מי שעונה רוח, הרים, ים גדול או קרקע שסופגת הבין את ההבדל בין מודל לבין הטבע, וזה מה שהשיעור הזה נועד ללמד. בחטיבת הביניים אפשר לחזור לאותה שקית כשמלמדים את מודל החלקיקים במצבי הצבירה בכיתה ז, ולשאול מה קורה לחלקיקים בדרך מהתחתית אל הדופן.