Pieni universumi petrimaljassa: Koe kahvisokerin avulla diffuusion taika vain 10 minuutissa!
Tervehdys! Olen tiedevalmentaja Ken Kuwako. Joka päivä on kokeilun paikka!
Lasketaan varovasti sokeripala teekuppiin. Sitä ei sekoiteta, mutta meripihkanväriset renkaat leviävät hitaasti mutta varmasti ympäriinsä… Oletko nähnyt tuota ilmiötä?
”No, onhan se selvää, että se sulaa”, saatat ajatella.
Mutta juuri tuon ”itsestäänselvyyden” taakse kätkeytyy suuri draama mikrokooppisessa maailmassa, jota emme voi nähdä. Tällä kertaa esittelen sinulle hiljaisen ja kauniin tiedekokeen, jonka pääosassa on vain yksi sokeripala. Kun yläkoulun (luokka 7) oppilaat tutustuvat ensimmäistä kertaa ”vesiliuosten” maailmaan, he ymmärtävät varmasti sen jännittävyyden ja syvyyden. Valmistelu on yllättävän helppoa. Avaamme yhdessä oven näkymättömään maailmaan.
Värien tanssi alkaa hiljaisuudessa
Kokeen pääosissa ovat petrimalja, yksi ruskea sokeripala (kahvisokeri) ja sinun tuijottava katseesi. Kun sokeripalan asettaa petrimaljassa olevaan veteen, väri alkaa levitä hiljalleen, aivan kuin taikuudella. Kukaan ei ole sekoittanut sitä, mutta se leviää tasaisesti ja hiljaa, aivan kuin sillä olisi oma tahto.
Oppilaat saattavat luonnollisesti huudahtaa: ”Miksi se leviää, vaikka en sekoittanut sitä?” Tämä lapsellisen puhdas hämmästys on kaiken tieteen alku. Se on täydellinen tilaisuus alkaa kuvitella näkymättömien ”hiukkasten” maailmaa.
Kokeen valmistelu
Petrimalja (läpinäkyvä ja tasapohjainen on paras havainnointiin)
Kahvisokeri (värillinen, hitaasti liukeneva sokeri on paras)
Vesi (huoneenlämpöinen on OK. Juuri sen verran, että petrimaljan pohja peittyy)
100 ml dekanterilasi (veden varovaiseen kaatamiseen)
Mittataustalevy (samankeskisin ympyröin varustettu. Voit kirjata värin leviämisen)
※Taustalevy asetetaan petrimaljan alle. Voit toki tehdä sen itse, mutta olen valmistanut PDF-tiedoston, jota voit käyttää:
Samankeskiset ympyrät (kahvisokerin liukeneminen) (PDF)
Havainnointi ja opetuksen kulku
- Kaada vesi varovasti petrimaljaan (juuri sen verran, että pohja peittyy).
- Kun vesi on pysähtynyt, aseta kahvisokeri varovasti keskelle.
- Tässä on tärkein vaihe! Älä missään nimessä sekoita tai heiluta, vaan tarkkaile henkeä pidätellen.
- Kirjaa mittataustalevyn avulla ylös, kuinka pitkälle väri on levinnyt 2 minuutin välein 10 minuutin ajan.
Jo pelkkä hiljainen muutoksen tarkkailu on rikasta oppimista. Kokeileminen opettaa enemmän kuin tuhat sanaa. Katso ensin tämä video:
Vinkkejä näkymättömän maailman tutkimiseen [Tieteen ytimeen]
Nyt pääsemme tieteen varsinaiseen ytimeen. Tätä ilmiötä kutsutaan diffuusioksi (suom. diffuusio). Vaikka emme näe sitä, veden (molekyylit) ja sokerin (molekyylit) hiukkaset eivät itse asiassa ole täysin paikallaan. Ne tärisevät ja liikkuvat jatkuvasti. Tätä kutsutaan lämpöliikkeeksi (suom. lämpöliike).
Petrimaljassa lukemattomat vesimolekyylit liikkuvat energisesti, kuin pienet lapset, ja törmäilevät yksi toisensa jälkeen sokerimolekyyleihin. Törmäyksissä sokerimolekyylit hajoavat vähitellen erilleen ja vesimolekyylit kuljettavat niitä joka suuntaan.
Heitä oppilaille seuraavat kysymykset:
Miksi se levisi, vaikka et sekoittanut sitä?
→ Eikö näkymätön vesihiukkanen törmännyt sokeripartikkeliin ja kuljettanut sitä?
Miksi se levisi samalla tavalla joka suuntaan – ylös, alas, vasemmalle ja oikealle?
→ Se todistaa, että vesihiukkaset liikkuvat todella sattumanvaraisesti, eivät vain tiettyyn suuntaan.
Mitä luulet, miten leviämisnopeus muuttuisi, jos käytettäisiin kuumaa vettä?
→ Mitä korkeampi lämpötila, sitä voimakkaampaa vesihiukkasten liike (lämpöliike) on. Siksi sen pitäisi levitä paljon nopeammin!
Tällä tavoin oppilaat voivat yksinkertaisen havainnon avulla kokemuksellisesti ja vakuuttavasti rakentaa tieteen perusmallin – sen, että ”hiukkaset ovat jatkuvassa liikkeessä”.
”Sockeri vain liukenee” – mutta se, mitä tässä pienessä petrimaljassa tapahtuu, on samaa periaatetta – diffuusiota – joka saa hajuveden leviämään huoneeseen, hapen siirtymään vereen keuhkoissa ja jopa sumujen leviämään kaukaisessa avaruudessa. Jos tunnet, kuinka mikrokooppisen maailman lait yhdistävät kehomme ja jopa kosmoksen, luonnontieteistä tulee paljon mielenkiintoisempaa!
Yhteydenotot ja pyynnöt
Tee tieteen ihmeistä ja hauskuudesta itsellesi tuttua! Olen koonnut tähän blogiin helppoja tiedekokeita, joita voit tehdä kotona, ja vinkkejä niiden toteuttamiseen. Hae ja selaa lisää!
・Lisätietoja ylläpitäjästä, Ken Kuwakosta löydät täältä
・Erilaiset pyynnöt (kirjoittaminen, luennot, kokeilupajat, TV-konsultointi, esiintymiset jne.) lähetä täältä
・Artikkelipäivitykset julkaistaan X:ssä!
Tieteen temppukanavalla julkaistaan kokeiluvideoita!
３月のイチオシ実験！
- 押し花を作ろう！：梅や桜の花の押し花を作ってみましょう。特別なケースに入れると、長く保存できて、しおりにもなります。
テレビ番組・科学監修等のお知らせ
- 「月曜から夜更かし」（日本テレビ）にて科学監修・出演しました。
- 2月27日放送予定「チコちゃんに叱られる」（NHK）の科学監修しました。
書籍のお知らせ
- 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
- サクセス15 ２月号にて「浸透圧」に関する科学記事を執筆しました。
- 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
講師・ショー・その他お知らせ
- 3/20（金） 日本理科教育学会オンライン全国大会2026「慣性の法則の概念形成を目指した探究的な学びの実践」について発表します。B会場 第３セッション： 学習指導・教材（中学校）③ 11:20-12:20
- 7/18（土） 教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
- 10/10（土） 秘密兵器「帯電ガン」が炸裂！ビリビリ！ドキドキ！静電気サイエンスショー＠千葉市科学フェスタ（午後予定）
- 各種SNS X(Twitter)／instagram／Facebook／BlueSky／Threads
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
