Přehled
V tomto 30 minut společník aktivity do Bodu Tání, týmy dětí ve věku 8 až 13 experimentovat najít tání a zmrazení bodů z vody a ledu.
jaký to má smysl?
- voda může existovat v různých stavech; LED je pevný stav vody.
- fyzikální vlastnosti jsou vlastnosti látky. Nemění se. Fyzikální vlastnosti zahrnují barvu, vůni, bod mrazu/tání a hustotu.,
- bod tuhnutí vody je stejný jako bod tání ledu: 32°F (0°C).,riálů
Pro každé dítě
- Jeho/její Ledové Vyšetřovatel Journal
- Jeho/její obálka mobilních kusy
- Tužka nebo pero
Pro každou skupinu čtyři až šest dětí,
- 1 teploměr, který je snadno přečíst, nejlépe v obou stupních Celsia a Fahrenheita, a že je bezpečné pro použití u dětí
- 1 (7 unce) pohár nebo větší plastové nádoby
- 1 (8-unce) jasné plastového kelímku
- Dostatečně fólie na kryt horní — ale ne strany — z cup
- ~5 šálky kostky ledu (ne drcený led) (ujistěte Se, že kostky ledu jsou volné a nejsou slepené.,)
- 1 šálek drceného ledu
- ~2 šálky sůl (druh používá k výrobě zmrzliny)
- 1 časovač, stopky, hodinky, nebo hodiny s druhé ruky
- Papírové Ručníky
Pro facilitátora:
- trvalé marker
- 2 aktivity set-up pro použití pro demonstrační účely (Jeden bude totožný s dětmi, jiné bude zahrnovat všechny kroky, ale sůl bude vynechán.)
- základní informace
Příprava
- zkontrolujte teploměry, aby se zajistilo, že fungují.,
- připravte nastavení aktivity, které budete během aktivity používat k demonstraci.
aktivita
1. Představte aktivitu diskusí o teplotách pod bodem mrazu vody a teplotách tání ledu.
- při jaké teplotě voda zmrzne? 32 ° F (0 ° C). Zeptejte se jich na jejich zkušenosti s ledem. Kde ho najdou? V mrazácích. Jak studená je mraznička? Pozorovali někdy venku mrznoucí LED? Jaká byla teplota? Děti nemusí znát číselnou odpověď, ale objeví ji v činnosti., Vysvětlete dětem, že se tomu říká“ bod mrazu “ vody.
požádejte děti, aby předpovídaly teplotu tání ledu.
- při jaké teplotě si myslí, že se led roztaví? Děti opět mohou nebo nemusí vědět. Pozvěte děti, aby přemýšlely o svých zkušenostech. Roztál by se led v horkém letním dni venku na slunci? Co může být ta teplá venkovní teplota? Roztavilo by se v místnosti, ve které jsou děti v tuto chvíli? Pravděpodobně(doufejme!). Jaká je teplota místnosti?,
Poznámka facilitátora: změny teploty mohou způsobit změnu stavu vody a tyto změny se vyskytují při specifických teplotách. Sladkovodní přechody mezi pevným a kapalným stavem při 32 ° F (0°C) na hladině moře. Při teplotách pod 32°F (0°C) kapalná voda zamrzne; 32°F (0°C) je bodem mrazu vody. Při teplotách nad 32 ° F (0°C) se led z čisté vody roztaví a změní stav z pevné látky na kapalinu (voda); 32°F (0°C) je teplota tání. U většiny látek jsou body tání a mrazu přibližně stejné teploty.,sdílejte s dětmi, že se chystají provést některé experimenty k určení bodu mrazu vody a bodu tání ledu. Mohou přijít s některými nápady pro experiment najít tyto informace?
2. Rozdělte děti do skupin po čtyřech až šesti a poskytněte jim časopisy Ice Investigator, šálky drceného ledu, teploměry, tužky nebo pera a papírové ručníky.
3. Vyzvěte je, aby umístili teploměr tak, aby žárovka seděla uprostřed šálku ledu směrem ke dnu., Je důležité, aby se teploměr nedotýkal stran nebo dna šálku a aby byl LED pevně zabalen do šálku.
vyzvěte děti, aby zaznamenaly své předpovědi ve svých časopisech Ice Investigator.
poté, co byl teploměr v ledu několik minut, se děti mohou pokusit získat teplotu svého ledu. Hodnoty, které shromažďují, mohou být blízké 32 ° F (0 ° C), ale mohou se lišit z několika důvodů. Teplejší vzduch v místnosti může cirkulovat ve vzduchových kapsách mezi kusy drceného ledu, což způsobuje, že jejich hodnoty jsou teplejší., Teplejší čtení může také nastat, protože byl teploměr v kontaktu s boky nebo dno šálku, nebo to nebyla pohřbena dostatečně hluboko v ledu, nebo děti mohou mít držel ji na ledě příliš dlouho, než čtení. Chladnější čtení může nastat, protože standardní mrazničky pro domácnost jsou obecně udržovány na přibližně 0°F (-18°C) a LED bude také tak chladný. Některé teploměry navíc čtou jinak.
připomeňte jim, že 32° Fahrenheit je stejná teplota jako 0° Celsia. Jsou to jen dvě jména pro stejnou teplotu na různých teplotních stupnicích., Vědci používají stupnici Celsia.
4. Nechte LED roztavit po dobu 5 až 10 minut. Nechte děti sbírat teplotní čtení, jakmile je dostatek vody k ponoření teploměrové žárovky do vody.
5. Pozvěte každý tým, aby sdílel údaje o teplotě z vody.
- jaké údaje našli? Hodnoty by měly být velmi blízko 32 ° F (0°C).
- byly všechny podobné? Co nám to říká o teplotě, při které se led roztaví-nebo o bodu tání ledu? To 32 ° F (0 ° C).,
sdílejte s dětmi, že teplota, při které se led roztaví, se nazývá bod tání. Teplota tání je teplota, při které se pevná látka změní na kapalinu. Teplota tání, při které se led — pevná látka-změní na vodu-kapalinu-je 32°F (0°C). Pozvěte děti, aby zaznamenaly své odpovědi ve svých časopisech Ice Investigator.
6. Pokud je čas, nechte LED roztavit dalších 5 až 10 minut.
- co si děti myslí, že teplota bude? Některé děti mohou vyslovit, že teplota bude teplejší, protože se roztaví více ledu.,
7. Nechte děti vzít další čtení teploty.
- co najdou? Teplota je stále stejná jako původní hodnota, asi 32°F (0°C). Teplota zůstane při 32 ° F (0°C), dokud se neroztaví veškerý led. Jakmile led roztál, teplota vody se bude zahřívat dokud nedosáhne teplota v místnosti
Zprostředkovatel Poznámka: v Rozporu s našimi instinkty, voda z tajícího ledu je teplota nezvýší, dokud led je přítomen., Teplá místnost stále přidává energii do šálku, ale veškerá tato energie pokračuje v tání ledu, spíše než zvyšování teploty. Jakmile se celý led roztaví, může tato energie začít zvyšovat teplotu vody.- Zeptejte se dětí, jak by re-zmrazit rozpuštěné vody bez uvedení pohár zpět do mrazáku.
- existuje něco, co mohou udělat, na základě toho, co se naučili v aktivitě bodu tání?
- mají všechny látky stejnou teplotu tání?,
vyzvěte děti, aby zaznamenaly své odpovědi v časopisech Ice Investigator.
8. Poskytněte dětem větší nádobu, kostky ledu, fólii a sůl. Ukažte různé kroky experimentu a nechte děti opakovat to, co děláte.
zakryjte celé dno velké nádoby 1/3 kostek ledu.
zakryjte horní část šálku, která obsahuje drcený led a vodu z předchozích experimentů s fólií. Umístěte jej uprostřed nádoby na led.,
posypte polovinu soli kostkami ledu. Vytvořte další vrstvu ledu nad solí pomocí 1/3 kostek ledu. Posypte tuto vrstvu zbytkem soli. Zakryjte ji zbývajícími 1/3 kostek ledu. Ujistěte se, že horní část šálku s drceným ledem je trochu nad vrstvami ledu a soli.
odstraňte fólii z šálku, umístěte víko na nádobu a nechte experiment nerušeně sedět asi 10 minut.
9. Jako facilitátor opakujte experimentální návrh pro jednu další nádobu, ale sůl vynechte., Tato nádoba bude obsahovat pouze kostky ledu a šálek drceného ledu a taveniny. Podělte se o to, co děláte s dětmi.
10. Pozvěte děti, aby předpověděly, co se stane s šálky drceného ledu, které jsou v nádobách se solí a ledem.
- bude drcený led i nadále tát?
- přestane tát?
- zamrzne?
- co se stane s šálkem drceného ledu ve velké nádobě, která nemá žádnou sůl?
Poznámka facilitátora: přidání soli snižuje teplotu tání vody.,
čistá voda a LED, udržované izolované od teplého vnějšího světa, se postupem času dostávají do rovnováhy. Na molekulární úrovni molekuly vody mrznou na led stejnou rychlostí, jakou se z něj taví. Celý roztok vody / ledu je v bodě tání / mrazu,32 ° F (0°C). Přidání horninové soli – nebo jakékoli látky, která se rozpouští ve vodě — narušuje tuto rovnováhu. Méně molekul vody interaguje s ledem v daném okamžiku, takže rychlost mrznutí je zpomalena., Sůl nemá žádný vliv na rychlost tavení, takže dochází k většímu tání než zmrazení — tání „vyhrává“ — a LED se roztaví. Přitom se tepelná energie používá k rozbití vodíkových vazeb, které drží molekuly v ledu dohromady. Jinými slovy, LED „spotřebuje“ nějaké teplo z roztoku a teplota klesá. Jakmile teplota klesne na novou teplotu tání, opět se teplota a zmrazení shodují („tie“).
větší množství soli, tím nižší bod mrazu (do bodu; jakmile tam je dostatek soli, aby se už rozpustil, bod mrazu, už klesá)., Oceánská voda je asi 3,5% soli; mořská voda zamrzne při teplotě asi 28 ° F (-2°C). 10% roztok soli zmrzne při teplotě asi 20°F (-6 ° C) a 20% roztok zamrzne při 2°F (-16°C).
vyzve děti k brainstormingu, proč si myslí, že jejich předpovědi budou správné.Pokud jste již dokončili doprovodnou činnost, bod tání, připomeňte jim jejich zkušenosti se solí na kostkách ledu.
11. Po 5 až 10 minutách zkontrolujte, zda byly předpovědi správné! Všimněte si, že experiment by měl být zastaven, když se část vody znovu zmrazí, ne všechny., Nechte děti odhalit své nádoby a zvedněte šálek drceného ledu z misky.
- co děti pozorují na vodě, která byla na dně šálku drceného ledu? Některé z nich zmrzly (znovu).
Nechte děti vzít další teplotní čtení zbývající vody.
- co najdou? Teplota vody je 32 ° F (0 ° C).
- Pokud některá voda zmrzla, co to znamená, že bod mrazu vody je? 32 ° F (0 ° C).
12. Podělte se o výsledky z nádoby ledu bez soli.,
- co děti pozorují na vodě na dně šálku drceného ledu? Není zmrzlý. Více se mohlo roztavit.
- proč se roztavený led ve směsích ledu a soli znovu rozmrazil a roztavený led v jiné nádobě ne? Protože teplota směsi ledu a soli byla dostatečně studená, aby znovu zmrazila vodu.
13. Vyzvěte je, aby našli teplotu směsi ledu a soli pomocí jednoho z jejich teploměrů. Současně je nechte znovu vzít teplotu drceného ledu.
- co najdou?, Teplota směsi ledu a soli je nižší než 32 ° F( 0°C); může být až 0°F (-18°C). Všimněte si, že teplota se bude lišit v závislosti na tom, kolik soli se používá, jak dobře se sůl rozpouští, a teplota mrazáku.
Nechte děti i nadále dělat si poznámky o svých zjištěních v časopisech Ice Investigator.
14. Diskutujte o jejich experimentálních zjištěních.
- při jaké teplotě se sladká voda změní na led? 32 ° F (0 ° C). Sdílejte, že teplota, při které čerstvá voda zmrzne, se nazývá bod mrazu., Bodem tuhnutí je teplota, při které se kapalina změní na pevnou látku. Bod tuhnutí, při kterém se voda — kapalina-změní na led — pevná látka — je 32°F (0°C).
- na základě jejich experimentů tání drceného ledu, při jaké teplotě se led taví, aby vytvořil vodu-jaká je teplota tání ledu? 32 ° F (0 ° C).
- jak mohou být teploty tání a mrazu stejné? Bod tání a bod tuhnutí jsou pro každou konkrétní látku stejná teplota: 32°F (0 ° C) pro vodu., Tato teplota se označuje jako teplota tání, když teploty stoupnou nad 32°F (0°C), což způsobuje, led tát a změnu stavu z pevného na kapalné (voda), jak se to stalo s šálek drceného ledu při pokojové teplotě. To se označuje jako bod mrazu, kdy teploty pokles pod 32°F (0°C), což způsobuje voda na změnu stavu z kapalné do pevné (led), jako se to stalo s šálek drceného ledu ponoří do velmi chladného sůl/ice směsi.
- proč je směs ledu a soli chladnější? Sůl snižuje bod mrazu vody., Slaná voda zůstává tekutá při nižších teplotách – nebo zamrzne při chladnější teplotě-než sladká voda.
Závěr
Když se děti začaly budovat snow mobile, vyzve je, aby zaznamenat odpovědi objevili na vhodné kousky. Některé z otázek, které mohou odpovědět mohou zahrnovat:
je opatřit nějaké nové otázky, které mají nebo zajímavé věci, které se naučil na vhodné tvary buď dešťová kapka, mrak, nebo sněhová vločka.