Xây dựng núi lửa

Mục tiêu

• Học sinh sẽ được biết về núi lửa
• Học sinh sẽ được học về những phản ứng hóa học.

Vật liệu

• Chảo nướng hoặc khay nhựa
• 1 chai nước (rỗng)
• Đất ẩm
• 1 muỗng muối nở
• 1 cốc giấm
• Màu thực phẩm – đỏ
• Một không gian đủ rộng để thoải mái bừa bộn

Thông tin chung về núi lửa

Bản chất của núi lửa

Núi lửa được hình thành từ chính quá trình phu trào của chính mình – dung nham, bom (tích tụ trên những đám tro) và tephra (tro và bụi trong không khí). Núi lửa thường là những ngọn đồi hoặc núi được hình thành xung quanh một lỗ thông hơi kết nối với một hồ chứa đá nóng chảy bên dưới bề mặt. Cụm từ ‘núi lửa’ còn được hiểu cho những cửa hoặc lỗ thông mà từ đó những khối đá nóng chảy và khí nóng được thoát ra ngoài.

Dưới sự tác động của lực nổi và áp suất không khí, những khối đá nóng chảy có trọng lượng nhỏ hơn những khối đá cứng, đã chịu áp lực trồi lên và làm đứt gãy tại những phần mỏng nhất trên bề mặt trái đất. Từ đó dẫn đến hiện tượng phun trào, những khối đá nóng chảy phun trào ra từ lỗ thông dưới dạng những dòng chảy dung nham, hoặc sẽ phun trào mạnh mẽ vào không khí tạo thành những đám khói đen dày được hình thành từ những tinh thể mắc ma. Những tinh thể lớn hơn sẽ rơi xuống và tụ lại xung quanh lỗ thông, có thể di chuyển ngược xuống với dòng chảy tro dưới tác động của trọng lực. Một vài những vật liệu từ quá trình phun trào và tro có thể được cuốn theo chiều gió tới những khu vực cách vị trí phun trào nhiều cây số. Những tinh thể tro nhẹ nhất có thể xâm nhập vào bầu khí quyển và được đưa đi quanh tầm bình lưu vòng quanh trái đất nhiều lần trước khi tan rã.

Mắc ma, dung nham và đá bọt

Đá nóng chảy bên dưới bề mặt trái đất trồi lên thông qua những lỗ thông được gọi là mắc ma nhưng sau khi phun trào từ miệng núi lửa, nó được gọi là dung nham. Tồn tại ở hàng mục cây số dưới lòng đất, những dòng mắc ma trồi lên thường mang theo nhiều tinh thể, và những mảnh đá xung quanh chúng, và khí tỏa, nhưng thực chất nó là một dạng chất lỏng bao gồm oxy, silic, nhôm, sắt, magiê, canxi, natri, kali, titan và magan. Mắc ma cũng chứa nhiều nguyên tố hóa học khác ở dạng vi lượng. Khi đã nguội, mắc ma lỏng có thể kết tủa thành nhiều loại khoáng sản khác nhau cho đến khi quá trình đông đặc hoàn toàn tạo thành đá lửa hoặc đá mắc ma.

Dung nham là một dạng dung dịch màu đỏ và cực kỳ nóng, ngay khi trào ra hoặc phun ra từ lỗ thông, nó lập tức chuyển thành màu đỏ đen, xám, đen hoặc nhiều màu khác nhau khi nó nguội và đông đặc lại. Những dòng dung nham với nhiệt độ vô cùng cao và đồi dào nguồn khí tự nhiên chứa nguồn sắt dồi dào và magiê là một dạng chất lỏng, khi nóng dòng chảy dung nham tựa như nhựa đường, một khi đã nguội đi, dung nham lúc này chứa nhiều silic, natri và kali, dòng dung nham lúc này chảy chậm hơn, đặc như mật ong hoặc trong vài trường hợp dòng dung nham trở nên nhão hơn.

Tất cả các dạng mắc ma chứa khí hòa tan và một khi đã trồi lên và phun trào, áp suất tác động giảm và dòng khí hòa tan được phóng thích một cách lặng lẽ hoặc bùng nổ. Nếu dòng dung nham là một dung dịch lỏng nhẹ, dòng khí có thể được phóng thích dễ dàng. Nếu dòng dung nham đặc và nhão, dòng khí sẽ không thoải mái thoát ra mà ngưng tụ lại dưới áp lực lớn, và dẫn đến việc bùng nổ. Khí được chứa trong dung nham có thể được ví như khí ga có trong một lon nước giải khát. Nếu bạn lắc mạnh một chai nước có ga, khí ga sẽ tách khỏi nước dưới dạng những hạt bong bóng. Khi bạn mở chai nước, sẽ có một vụ nổ nhỏ giữa chất lỏng và khí ga. Khí có trong dung nham có biểu hiện tương đương. Sự co giản đột ngột dẫn đến một vụ nổ lớn, bắn ra một lượng lớn đất đá cũng như dung nham, bụi, và tro.

Sự phân tách mạnh mẽ của khí ra khỏi dung nham có thể sản sinh ra một loại đá được gọi là đá bọt. Một vài mảnh đá bọt rất nhẹ - bởi vì chúng chủ yếu là những bong bóng khí – và nổi trên mặt nước. Trong nhiều trường hợp phun trào, những mảnh đá này bị nổ thành những tinh thể nhỏ bay trong không khí và hình thành mẫu vụn than (đỏ hoặc đen), tro (xám hoặc nâu đen) và bụi núi lửa.

Quá trình

1. Bắt đầu với việc thuyết trình về núi lửa qua những thông tin tìm hiểu được
2. Đặt chảo nướng lên mặt đất, và đặt chai nước có ga vào giữa chảo
3. Dựng và tạo hình với dắt ẩm xung quanh chai nước, dựng thành một mẫu núi. Đắp đất lên gần phần nắp nhưng không được làm rơi đất vào chai.
4. Cho một muỗng muối nở vào chai
5. Pha giấm ăn với màu thực phẩm
6. Đổ giấm ăn đã pha màu vào chai. Đứng lùi lại và quan sát phần bọt màu đỏ phun ra khỏi phần ngọn và chảy xuống tựa như dung nham núi lửa

Điều gì đã xảy ra? Muối nở đã phản ứng với giấm ăn để sản xuất ra khí CO2. Khí ga tích tụ với lực tác động đủ lớn để đẩy phần bọt lỏng lên khỏi miệng chai.

(*) Có thể sử dụng những màu sắc khác nhau để tạo màu cho dung nham của mô hình núi lửa.

Theo www.teachervision.com