oversigt
i denne 30-minutters ledsageraktivitet til smeltepunktet eksperimenterer hold af børn i alderen 8 til 13 for at finde smelte-og frysepunkterne for vand og is.
Hvad er pointen?
- vand kan eksistere i forskellige tilstande; is er den faste tilstand af vand.
- fysiske egenskaber er karakteristika for et stof. De ændrer sig ikke. Fysiske egenskaber omfatter farve, lugt, frysning/smeltepunkt, og tæthed.,
- frysepunktet for vand er det samme som smeltepunktet for is: 32 F F (0.C).,materialer
For hvert barn
- Hans/hendes Is Investigator Journal
- Hans/hendes kuvert af mobile stykker
- Blyant eller kuglepen
For hver gruppe på fire til seks børn:
- 1 termometer, der er let at læse, helst i både Celsius og Fahrenheit, og det er sikkert at bruge for børn
- 1 (7-ounce) cup i større eller plast beholder
- 1 (8 ounce) klar plast cup
- Nok folie til at dække den øverste — men ikke de sider, af cup
- ~5 kopper isterninger (ikke knust is) (sørg for isterninger er løs og ikke hænger sammen.,)
- 1 kop knust is
- ~2 kopper stensalt (den slags, der bruges til at fremstille is)
- 1 timer, stopur, ur eller ur med en anden hånd
- papirhåndklæder
til facilitatoren:
- en permanent markør
- 2 aktivitetsopsætninger, der skal bruges til demonstrationsformål (den ene vil være identisk med børnenes behov)., den anden vil omfatte alle trin, men salt vil blive udeladt.)
- baggrundsinformation
forberedelse
- kontroller termometrene for at sikre, at de fungerer.,
- Forbered de aktivitetsopsætninger, du vil bruge til demonstration under aktiviteten.
aktivitet
1. Indfør aktiviteten ved at diskutere frysetemperaturerne for vand og smeltetemperaturerne på is.
- ved hvilken temperatur fryser vandet? 32 F F (0.C). Spørg dem om deres oplevelser med is. Hvor finder de det? I deres frysere. Hvor kold er fryseren? Har de nogensinde observeret isfrysning udenfor? Hvad var temperaturen? Børnene kender muligvis ikke det numeriske svar, men de vil opdage det i aktiviteten., Forklar børnene, at dette kaldes “frysepunktet” for vand.
bed børnene om at lave forudsigelser om isens smeltepunkt.
- ved hvilken temperatur tror de, at is smelter? Igen kan børnene måske eller måske ikke vide det. Bed børnene om at tænke på deres oplevelser. Ville is smelte på en varm sommerdag udenfor i solen? Hvad kan den varme udetemperatur være? Ville det smelte i det rum, hvor børnene er i øjeblikket? Sandsynligvis (forhåbentlig!). Hvad er temperaturen i rummet?,Bemærk: ændringer i temperatur kan få vand til at ændre tilstand, og disse ændringer forekommer ved specifikke temperaturer. Ferskvand overgange mellem de faste og flydende tilstande ved 32 F F (0.C) ved havets overflade. Ved temperaturer under 32 F F (0.C) fryser flydende vand; 32. F (0. C) er frysepunktet for vand. Ved temperaturer over 32 F F (0.C) smelter rent vandis og ændrer tilstand fra et fast stof til en væske (vand); 32. F (0. C) er smeltepunktet. For de fleste stoffer er smelte-og frysepunkterne omtrent den samme temperatur.,
Del med børnene, at de er ved at gennemføre nogle eksperimenter for at bestemme frysepunktet for vand og smeltepunktet for is. Kan de komme med nogle ideer til et eksperiment for at finde disse oplysninger?
2. Opdel børnene i grupper på fire til seks og give dem deres Ice Investigator tidsskrifter, kopper knust is, termometre, blyanter eller kuglepenne, og papirhåndklæder.
3. Bed dem om at placere termometeret, så pæren sidder midt i iskoppen mod bunden., Det er vigtigt, at termometeret ikke berører siderne eller bunden af koppen, og at isen er tæt pakket i koppen.
Inviter børnene til at registrere deres forudsigelser i deres Ice Investigator tidsskrifter.
efter at termometeret har været i isen i et par minutter, kan børnene forsøge at få en temperatur på deres is. De aflæsninger, de indsamler, kan være tæt på 32 F F (0.C), men kan variere af flere grunde. Den varmere luft i rummet kan cirkulere i luftlommerne mellem stykkerne af knust is, hvilket får deres aflæsninger til at være varmere., Varmere aflæsninger kan også opstå, fordi termometeret var i kontakt med siderne eller bunden af koppen, eller det ikke blev begravet dybt nok i isen, eller børnene kan have holdt det ud af isen for længe, før de læste det. Koldere aflæsning kan forekomme, fordi standard husholdningsfrysere generelt holdes på omkring 0 F F (-18.C), og isen vil også være så kold. Derudover læser nogle termometre forskelligt.
minde dem om, at 32 fa Fahrenheit er den samme temperatur som 0.Celsius. De er kun to navne for den samme temperatur på forskellige temperaturskalaer., Forskere bruger Celsius skalaen.
4. Lad isen smelte i 5 til 10 minutter. Lad børnene indsamle en temperaturmåling, når der er tilstrækkeligt vand til at nedsænke termometerpæren i vandet.
5. Inviter hvert hold til at dele temperaturaflæsningerne fra vandet.
- hvilke aflæsninger fandt de? Aflæsningerne skal være temmelig tæt på 32 F F (0.C).
- var de alle ens? Hvad fortæller Dette os om den temperatur, hvor isen smelter-eller isens smeltepunkt? Det 32 F F (0.C).,
Del med børnene, at den temperatur, hvor isen smelter, kaldes smeltepunktet. Smeltepunktet er den temperatur, ved hvilken et fast stof vender sig til en væske. Smeltepunktet, hvor IS-et fast stof-vender sig til vand-en væske-er 32.F (0. C). Inviter børnene til at registrere deres svar i deres Ice Investigator tidsskrifter.
6. Hvis der er tid, lad isen smelte i yderligere 5 til 10 minutter.
- hvad tror børnene temperaturen vil være? Nogle af børnene kan stemme, at temperaturen bliver varmere, da mere is er smeltet.,
7. Lad børnene tage en anden temperaturlæsning.
- hvad finder de? Temperaturen er stadig den samme som den oprindelige læsning, omkring 32 F F (0.C). Temperaturen forbliver ved 32 F F (0.C), indtil al isen er smeltet. Når isen er smeltet, vil temperaturen af vandet varme, indtil den når temperaturen i rummet
- spørg børnene, hvordan de kan fryse det smeltede vand igen uden at sætte koppen tilbage i fryseren.
- er der noget, de kan gøre, baseret på hvad de lærte i Smeltepunktsaktiviteten?
- har alle stoffer det samme smeltepunkt?,
Inviter børnene til at registrere deres svar i deres Ice Investigator tidsskrifter.
8. Giv børnene den større beholder, isterninger, folie og salt. Demonstrer de forskellige trin i eksperimentet, og lad børnene gentage, hvad du gør.
Dæk hele bunden af den store beholder med 1/3 af isterningerne.
Dæk toppen af koppen, der indeholder knust is og vand fra de tidligere eksperimenter med folie. Placer den midt i beholderen oven på isen., drys halvdelen af saltet over isterningerne. Opret endnu et lag is over saltet ved hjælp af 1/3 af isterningerne. Stænk dette lag med resten af saltet. Dæk det med de resterende 1/3 af isterningerne. Sørg for, at toppen af koppen med knust is er lidt over lagene med is og salt.
fjern folien fra koppen, læg låget på beholderen, og lad eksperimentet sidde uforstyrret i cirka 10 minutter.
9. Som facilitator gentages det eksperimentelle design for en ekstra beholder, men lad saltet ud., Denne beholder vil holde kun isterninger og kop knust is og smelte. Del hvad du laver med børnene.
10. Bed børnene om at forudsige, hvad der vil ske med kopperne med knust is, der er i beholderne med salt og is.
- vil den knuste is fortsætte med at smelte?
- vil det stoppe med at smelte?
- vil det fryse?
- Hvad sker der med koppen knust is i den store beholder, der ikke har noget salt?
Facilitator ‘ S Note: tilsætning af salt sænker smeltepunktet for vand.,
rent vand og is, der holdes isoleret fra den varme verden udenfor, kommer til ligevægt over tid. På molekylært niveau fryser vandmolekyler på isen i samme hastighed, som de smelter af det. Hele vand – /isopløsningen er ved smelte – / frysepunktet, 32 F F (0.C). Tilsætning af stensalt — eller ethvert stof, der opløses i vand-forstyrrer denne ligevægt. Færre vandmolekyler interagerer med isen på et givet tidspunkt, så frysehastigheden sænkes., Saltet har ingen effekt på smeltehastigheden, så der sker mere smeltning end frysesmeltning “vinder” — og isen smelter. Dermed bruges varmeenergi til at bryde hydrogenbindingerne, der holder molekylerne i isen sammen. Med andre ord “bruger isen” noget varme fra opløsningen, og temperaturen falder. Smeltning og frysning matcher igen satser (“slips”), når temperaturen er faldet til det nye smeltepunkt.
jo større mængde salt, jo lavere er frysepunktet (til et punkt; når der først er tilstrækkeligt salt, som ikke mere vil opløses, falder frysepunktet ikke længere)., Ocean vand er omkring 3,5% salt; havvand fryser ved omkring 28 F F (-2.C). En 10% saltopløsning fryser ved omkring 20 F f (-6.C), og en 20% opløsning fryser ved 2. f (-16. C).
bed børnene om at brainstorme, hvorfor de tror, at deres forudsigelser vil være korrekte.Hvis du allerede har gennemført følgesvend aktivitet, smeltepunktet, minde dem om deres erfaringer med saltet på isterningerne.
11. Efter 5 til 10 minutter skal du kontrollere, om forudsigelserne var korrekte! Bemærk, at eksperimentet skal stoppes, når noget af vandet er frosset, ikke alle., Lad børnene afdække deres containere og løft kop knust is ud af skålen.
- hvad observerer børnene om vandet, der havde været i bunden af deres kop knust is? Noget af det har frosset (igen).
lad børnene tage en anden temperaturmåling af det resterende vand.
- hvad finder de? Vandtemperaturen er 32 F F (0.C).
- hvis noget af vandet er frosset, hvad betyder det, at frysepunktet for vand er? 32 F F (0.C).
12. Del resultaterne fra isbeholderen uden salt.,
- hvad observerer børnene om vandet i bunden af koppen knust is? Det er ikke frosset. Mere kan have smeltet.
- hvorfor fryses smeltet is i is / saltblandinger, og den smeltede is i den anden beholder ikke? Fordi temperaturen på is / saltblandingen var kold nok til at genfryse vandet.
13. Bed dem om at finde temperaturen på is/saltblandingen ved hjælp af et af deres termometre. På samme tid, lad dem tage temperaturen på den knuste is igen.
- hvad finder de?, Temperaturen af is / salt blanding er lavere end 32 F F (0.C); det kan være så lavt som 0. f (-18. C). Bemærk, at temperaturen varierer afhængigt af hvor meget salt der bruges, hvor godt saltet opløses, og temperaturen på din fryser.
lad børnene fortsætte med at gøre notater om deres resultater i deres Ice Investigator tidsskrifter.
14. Diskutere deres eksperimentelle resultater.
- ved hvilken temperatur bliver ferskvand til is? 32 F F (0.C). Del, at temperaturen, hvor ferskvand fryser, kaldes frysepunktet., Frysepunktet er den temperatur, hvor en væske bliver til et fast stof. Frysepunktet, hvor vand — en væske-vender sig til IS-et fast stof-er 32 F F (0.C).
- baseret på deres eksperimenter smelter den knuste is, ved hvilken temperatur smelter isen for at lave vand — hvad er isens smeltepunkt? 32 F F (0.C).
- Hvordan kan smelte-og frysetemperaturerne være de samme? Smeltepunktet og frysepunktet er den samme temperatur for et bestemt stof: 32 F F (0.C) for vand., Denne temperatur kaldes smeltepunktet, når temperaturerne stiger over 32 F F (0.C), hvilket får isen til at smelte og ændre tilstand fra et fast stof til en væske (vand), som det skete med koppen knust is ved stuetemperatur. Det kaldes frysepunktet, når temperaturerne falder under 32 F F (0.C), hvilket får vand til at ændre tilstand fra en væske til et fast stof (is), som det skete med koppen knust is nedsænket i den meget kolde salt/isblanding.
- Hvorfor er is/saltblandingen koldere? Salt sænker frysepunktet for vand., Saltvand forbliver flydende ved lavere temperaturer – eller fryser ved en koldere temperatur — end ferskvand.
konklusion
Hvis børnene er begyndt at konstruere en snemobil, skal du bede dem om at registrere eventuelle svar, de opdagede på de relevante stykker. Nogle af de spørgsmål, de kan besvare, kan omfatte:
få dem til at kommentere eventuelle nye spørgsmål, de har, eller interessante ting, de lærte om de passende former for enten regndråbe, sky eller snefnug.