Praktikum Virtual Difusi Kubus Agar: Rasio Permukaan/Volume

Praktikum virtual difusi kubus agar ini menjalankan praktikum klasik rasio luas permukaan terhadap volume dari Biologi GCSE, IGCSE, A-level, IB, dan AP. Agar merah muda, yang dibuat dengan natrium hidroksida encer dan fenolftalein, dipotong menjadi kubus berukuran 0,5, 1, 2, dan 3 cm lalu dimasukkan ke dalam asam klorida. Asam berdifusi masuk dari setiap sisi, dan warna merah muda hilang dari luar ke dalam. Siswa mencatat berapa lama setiap kubus menjadi tidak berwarna dan berapa bagian kubus yang dicapai asam dalam 10 menit, lalu menghitung L/V (luas permukaan per volume). Satu set balok kedua dengan volume sama tetapi bentuk berbeda menghubungkan hasilnya dengan vili, alveolus, dan daun.

Keterkaitan dengan kurikulum

• AP Biology Unit 2, topic 2.3 Cell Size (ENE-1.B, ENE-1.C): pengaruh rasio luas permukaan terhadap volume pada pertukaran zat.
• AQA GCSE Biology 4.1.3.1 (difusi): menghitung dan membandingkan rasio luas permukaan terhadap volume. AQA A-level Biology 7402, 3.3.1: rasio luas permukaan terhadap volume.
• IB Biology (asesmen pertama 2025), B2.3: rasio luas permukaan terhadap volume sebagai pembatas ukuran sel.

Simulic tidak berafiliasi dengan College Board, AQA, maupun International Baccalaureate dan tidak didukung oleh ketiganya.

Sebelum praktikum (5 menit)

Minta siswa menetapkan prediksi, di kertas atau sebagai pertanyaan 1 pada tautan kelas:

"Dalam asam 0,1 mol/L, kubus 1 cm menjadi tidak berwarna dalam sekitar 11 menit. Berapa lama waktu yang diperlukan kubus 2 cm?"

Tawarkan pilihan sekitar 11, 22, 44, atau 88 menit. Sebagian besar siswa memilih 22.

Langkah kerja dalam simulasi

1. Biarkan Balok agar pada Kubus 0,5; 1; 2; 3 cm, Asam klorida pada 0,1 mol/L, dan Waktu tetap pada 10 menit. Atur Kecepatan ke 1 s = 5 menit.
2. Hitung L = 6a², V = a³, dan L/V untuk setiap kubus, lalu cocokkan dengan tabel.
3. Tekan Tuang asam dan mulai. Centang Belah balok menjadi dua untuk melihat inti merah muda menyusut.
4. Saat percobaan selesai (atau setelah Ke akhir), catat % volume yang dicapai setelah 10 menit dan waktu sampai tidak berwarna.
5. Ubah Grafik ke L/V dan waktu terhadap sisi.
6. Ubah Balok agar ke Volume sama (8 cm³), bentuk berbeda dan ulangi langkah 3–4.

Sisi (cm)	L (cm²)	V (cm³)	L/V (cm⁻¹)	% dicapai setelah 10 menit	Waktu sampai tidak berwarna (menit)
0,5
1
2
3

Hasil yang diharapkan

Semua nilai dibaca dari simulasi (asam 0,1 mol/L).

Sisi (cm)	L (cm²)	V (cm³)	L/V (cm⁻¹)	% dicapai setelah 10 menit	Waktu (menit)
0,5	1,50	0,125	12,00	100	2,8
1	6,00	1,00	6,00	100	11,1
2	24,0	8,00	3,00	85	44,4
3	54,0	27,0	2,00	68	100,0

• Setiap kali sisi digandakan, L/V menjadi setengahnya dan waktunya menjadi empat kali lebih lama: 11,1 → 44,4 menit. Muka asam bergerak menurut kedalaman = k√t, jadi jarak ke pusat yang dua kali lipat memerlukan waktu empat kali lebih lama.
• Volume sama, bentuk berbeda (masing-masing 8 cm³): kubus 2 × 2 × 2 (L/V 3,00) memerlukan 44,4 menit, balok 4 × 2 × 1 (3,50) memerlukan 11,1 menit, lempeng 4 × 4 × 0,5 (5,00) memerlukan 2,8 menit, dan delapan kubus 1 cm (6,00) memerlukan 11,1 menit.
• Pada 1 mol/L, setiap waktu sepuluh kali lebih singkat: 0,3, 1,1, 4,4, dan 10,0 menit.

Pertanyaan untuk siswa

1. (Prediksi, ditanyakan lagi setelah praktikum) Berapa lama kubus 2 cm menjadi tidak berwarna?
2. Manakah yang merupakan variabel kontrol?
3. Berapa % volume kubus 3 cm yang dicapai asam setelah 10 menit?
4. Berapa kali lebih cepat lempeng 4 × 4 × 0,5 cm menjadi tidak berwarna dibandingkan kubus 2 cm?
5. Jelaskan bagaimana hasilnya menunjukkan mengapa organisme besar memerlukan permukaan pertukaran.

Jawaban untuk guru: (1) Sekitar 44 menit, empat kali kubus 1 cm. (2) Konsentrasi asam (juga suhu dan volumenya). (3) 68% (terima 67–69). (4) 44,4 ÷ 2,8 = 16 (terima 15–17). (5) Ketika ukuran bertambah, volume tumbuh lebih cepat daripada luas permukaan, sehingga L/V turun dan pusatnya makin jauh dari permukaan; difusi saja memerlukan waktu terlalu lama. Permukaan yang dipipihkan atau dilipat (vili, alveolus, daun) menaikkan L/V dan memperpendek jarak, dan sistem transpor membawa zat sepanjang sisa jalannya.

Miskonsepsi umum

• "Kubus besar punya permukaan lebih luas, jadi warnanya hilang lebih cepat." Kubus 3 cm memiliki luas sembilan kali kubus 1 cm, tetapi volumenya 27 kali. Kubus itu memerlukan 100 menit, bukan 11.
• "Ukuran dua kali, waktu dua kali." Menggandakan sisi membuat waktunya empat kali lebih lama.
• "Volume sama, waktu sama." Keempat balok 8 cm³ menjadi tidak berwarna dalam waktu mulai 2,8 sampai 44,4 menit.

Pengayaan

• Atur Asam klorida ke 1 mol/L: mengapa waktunya berubah tetapi polanya tidak?
• Gunakan mode luas permukaan terhadap volume pada Tingkat organisasi kehidupan untuk mencari L/V sel sungguhan.

Pertanyaan umum

Mengapa balok 4 × 2 × 1 kehilangan warnanya secepat kubus 1 cm?

Waktunya hanya bergantung pada ukuran terkecil. Kedua balok tebalnya 1 cm, jadi asam mencapai bagian tengahnya setelah menempuh 0,5 cm yang sama, dalam 11,1 menit.

Bisakah siswa memotong balok sendiri?

Bisa. Pilih Potong balok sendiri, atur Bentuk, Sisi, atau ukuran balok, lalu tekan Potong & tambah (sampai lima balok). Pada nilai awal tautan, Anda dapat menetapkan Balok agar dan Sisi kubus (Potong balok sendiri).

Apakah waktunya realistis?

Model diatur agar kubus 1 cm kehilangan warnanya dalam sekitar 11 menit, hasil yang umum di kelas. Waktu sebenarnya bergantung pada resep agar dan suhu.

Simulasi dan panduan terkait

Tingkat organisasi kehidupan – dari sel ke organisme Difusi melalui membran dan osmosis pada sel

Untuk praktikum difusi lainnya, lihat praktikum virtual osmosis. Untuk topik lain, lihat ide pelajaran biologi interaktif.