visión general
en esta actividad de 30 minutos de acompañamiento al punto de fusión, equipos de niños de 8 a 13 años experimentan para encontrar los puntos de fusión y congelación del agua y el hielo.
¿Cuál es el punto?
- El agua puede existir en diferentes estados; el hielo es el estado sólido del agua.
- Las propiedades físicas son características de una sustancia. No cambian. Las propiedades físicas incluyen color, olor, punto de congelación/fusión y densidad.,
- El punto de congelación del agua es el mismo que el punto de fusión del hielo: 32 ° F (0 ° C).,rials
para cada niño
- Su diario de investigador de hielo
- Su sobre de piezas móviles
- lápiz o pluma
para cada grupo de cuatro a seis niños:
- 1 termómetro que se lee fácilmente, preferiblemente en grados Celsius y Fahrenheit, y que es SEGURO para su uso por niños
- 1 envase de plástico más grande
- 1 taza de plástico transparente (8 onzas)
- suficiente papel de aluminio para cubrir la parte superior, pero no los lados, de la taza
- ~5 tazas de cubitos de hielo (no hielo picado) (asegúrese de que los cubitos de hielo estén sueltos y no pegados entre sí.,)
- 1 taza de hielo picado
- ~2 tazas de sal de roca (del tipo utilizado para hacer helado)
- 1 temporizador, cronómetro, reloj o reloj con una segunda mano
- toallas de papel
Para el facilitador:
- Un marcador permanente
- 2 configuraciones de actividades para usar con fines de demostración (Una será idéntica a la de incluya todos los pasos, pero se omitirá Salt.)
- información de Fondo
Preparación
- Verificación de los termómetros para asegurarse de que están trabajando.,
- Prepare las configuraciones de la actividad que utilizará para la demostración durante la actividad.
Actividad
1. Introduzca la actividad discutiendo las temperaturas de congelación del agua y las temperaturas de fusión del hielo.
- ¿A qué temperatura se congela el agua? 32 ° F (0 ° C). Pregúntales sobre sus experiencias con el hielo. ¿Dónde lo encuentran? En sus congeladores. ¿Qué tan frío está el congelador? ¿Alguna vez han observado hielo congelándose afuera? ¿Cuál era la temperatura? Los niños pueden no saber la respuesta numérica, pero la descubrirán en la actividad., Explique a los niños que esto se llama el «punto de congelación» del agua.
pida a los niños que hagan predicciones sobre el punto de fusión del hielo.
- ¿A qué temperatura creen que se derrite el hielo? Una vez más, los niños pueden o no saber. Invite a los niños a pensar en sus experiencias. ¿Se derretiría el hielo en un caluroso día de verano al Sol? ¿Cuál podría ser esa temperatura exterior cálida? ¿Se derretiría en la habitación en la que están los niños en este momento? Probablemente(con suerte!). ¿Cuál es la temperatura de la habitación?,
Nota del Facilitador: los cambios de temperatura pueden hacer que el agua cambie de estado, y estos cambios ocurren a temperaturas específicas. Transiciones de agua dulce entre los estados sólido y líquido a 32 ° F (0 ° C) a nivel del mar. A temperaturas inferiores a 32°F (0°C), el agua líquida se congela; 32°F (0°C) es el punto de congelación del agua. A temperaturas superiores a 32°F (0 ° C), el hielo de agua pura se derrite y cambia de estado de sólido a líquido (agua); 32°F (0°C) es el punto de fusión. Para la mayoría de las sustancias, los puntos de fusión y congelación son aproximadamente la misma temperatura.,comparta con los niños que están a punto de realizar algunos experimentos para determinar el punto de congelación del agua y el punto de fusión del hielo. ¿Se les pueden ocurrir algunas ideas para un experimento para encontrar esta información?
2. Divida a los niños en grupos de cuatro a seis y proporcióneles sus diarios de investigador de hielo, las tazas de hielo picado, termómetros, lápices o bolígrafos y toallas de papel.
3. Pídales que coloquen el termómetro para que el bulbo esté sentado en el medio de la taza de hielo, hacia la parte inferior., Es importante que el termómetro no toque los lados o el fondo de la taza y que el hielo esté bien empacado en la taza.
Invite a los niños a registrar sus predicciones en sus diarios de investigadores del Ice.
después de que el termómetro haya estado en el hielo durante unos minutos, los niños pueden intentar obtener una temperatura de su hielo. Las lecturas que recogen pueden estar cerca de 32 ° F (0 ° C), pero pueden variar por varias razones. El aire más caliente en la habitación puede circular en las bolsas de aire entre los trozos de hielo picado, haciendo que sus lecturas sean más cálidas., Las lecturas más cálidas también pueden surgir porque el termómetro estaba en contacto con los lados o el fondo de la taza, o no estaba enterrado lo suficientemente profundo en el hielo, o los niños pueden haberlo mantenido fuera del hielo durante demasiado tiempo antes de leerlo. La lectura más fría puede ocurrir porque los congeladores domésticos estándar generalmente se mantienen a aproximadamente 0°F (-18 ° C) y el hielo también estará frío. Además, algunos termómetros leen de manera diferente.
recuérdeles que 32 ° Fahrenheit es la misma temperatura que 0 ° Celsius. Son solo dos nombres para la misma temperatura en diferentes escalas de temperatura., Los científicos usan la escala Celsius.
4. Deje que el hielo se derrita durante 5 a 10 minutos. Haga que los niños recojan una lectura de la temperatura una vez que haya suficiente agua para sumergir la bombilla del termómetro en el agua.
5. Invite a cada equipo a compartir las lecturas de temperatura del agua.
- ¿Qué lecturas encontraron? Las lecturas deben estar bastante cerca de 32 ° F (0°C).
- todos Fueron similares? ¿Qué nos dice esto acerca de la temperatura a la que se derrite el hielo — o el punto de fusión del hielo? Es 32 ° F (0 ° C).,
comparta con los niños que la temperatura a la que se derrite el hielo se llama punto de fusión. El punto de fusión es la temperatura a la que un sólido se convierte en líquido. El punto de fusión en el que el hielo — un sólido — se convierte en agua — un líquido — es de 32°F (0°C). Invite a los niños a registrar sus respuestas en sus diarios de investigadores del Ice.
6. Si hay tiempo, deje que el hielo se derrita durante otros 5 a 10 minutos.
- ¿Cuál creen los niños que será la temperatura? Algunos de los niños pueden decir que la temperatura será más caliente a medida que se derrita más hielo.,
7. Pida a los niños que hagan otra lectura de la temperatura.
- ¿Qué encuentran? La temperatura sigue siendo la misma que la lectura original, alrededor de 32 ° F (0°C). La temperatura permanecerá en 32°F (0 ° C) hasta que todo el hielo se derrita. Una vez que el hielo se derrite, la temperatura del agua se calentará hasta que alcance la temperatura de la habitación
Nota del Facilitador: contrariamente a nuestros instintos, la temperatura del agua fundida no aumentará mientras haya hielo., La habitación caliente continúa agregando energía a la taza, pero toda esa energía continúa derritiendo el hielo en lugar de elevar la temperatura. Una vez que todo el hielo se ha derretido, esa energía puede comenzar a aumentar la temperatura del agua.- pregunte a los niños cómo podrían volver a congelar el agua derretida sin volver a poner la taza en el congelador.
- ¿Hay algo que puedan hacer, basado en lo que aprendieron en la actividad del punto de fusión?
- ¿Todas las sustancias tienen el mismo punto de fusión?,
Invite a los niños a registrar sus respuestas en sus diarios de investigadores del Ice.
8. Proporcione a los niños el recipiente más grande, cubitos de hielo, papel de aluminio y sal. Demuestre los diferentes pasos del experimento y haga que los niños repitan lo que usted hace.
Cubra todo el fondo del recipiente grande con 1/3 de los cubitos de hielo.
cubra la parte superior de la taza que contiene hielo picado y agua de los experimentos anteriores con papel de aluminio. Colócalo en el medio del recipiente sobre el hielo.,
espolvorear la mitad de la sal sobre los cubitos de hielo. Crea otra capa de hielo sobre la sal usando 1/3 de los cubitos de hielo. Espolvorear esta capa con el resto de la sal. Cubrir con el 1/3 restante de los cubitos de hielo. Asegúrese de que la parte superior de la taza con hielo picado esté un poco por encima de las capas de hielo y sal.
retire el papel de aluminio de la taza, coloque la tapa en el recipiente y permita que el experimento permanezca sin ser molestado durante aproximadamente 10 minutos.
9. Como facilitador, repita el diseño experimental para un contenedor adicional, pero deje de lado la sal., Este recipiente solo contendrá cubitos de hielo y la taza de hielo picado y se derretirá. Comparta lo que está haciendo con los niños.
10. Invite a los niños a predecir lo que sucederá con las tazas de hielo picado que están en los recipientes de sal y hielo.
- ¿El hielo picado seguirá derritiéndose?
- ¿dejará de derretirse?
- Se congelará?
- ¿Qué pasará con la taza de hielo picado en el recipiente grande que no tiene sal?
Nota del Facilitador: la adición de sal reduce el punto de fusión del agua.,
el agua pura y el hielo, mantenidos aislados del cálido mundo exterior, llegan a un equilibrio con el tiempo. A nivel molecular, las moléculas de agua se congelan en el hielo al mismo ritmo que se derriten. Toda la solución de agua/hielo está en el punto de fusión/congelación, 32 ° F (0 ° C). La adición de sal de roca — o cualquier sustancia que se disuelva en agua-interrumpe este equilibrio. Menos moléculas de agua están interactuando con el hielo en un momento dado, por lo que la tasa de congelación es más lenta., La sal no tiene ningún efecto en la tasa de fusión, por lo que se produce más fusión que la congelación — la fusión «gana» — y el hielo se derrite. Al hacerlo, la energía térmica se utiliza para romper los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas las moléculas en el hielo. En otras palabras, el hielo «consume» algo de calor de la solución y la temperatura baja. La fusión y la congelación coinciden nuevamente con las tasas («tie») una vez que la temperatura ha caído al nuevo punto de fusión.
cuanto mayor sea la cantidad de sal, menor será el punto de congelación (a un punto; una vez que haya suficiente sal que ya no se disolverá, el punto de congelación ya no disminuirá)., El agua del océano es aproximadamente 3.5% de sal; el agua del mar se congela a aproximadamente 28°F (-2 ° C). Una solución de sal al 10% se congela a aproximadamente 20°F (-6°C), y una solución al 20% se congela a 2°F (-16°C).
pida a los niños que hagan una lluvia de ideas sobre por qué creen que sus predicciones serán correctas.Si ya ha completado la actividad acompañante, el punto de fusión, recuérdeles sus experiencias con la sal en los cubitos de hielo.
11. Después de 5 a 10 minutos, compruebe si las predicciones eran correctas! Tenga en cuenta que el experimento debe detenerse cuando parte del agua se haya vuelto a congelar, no toda., Pida a los niños que destapen sus recipientes y que levanten la taza de hielo picado del recipiente.
- ¿Qué observan los niños sobre el agua que había estado en el fondo de su taza de hielo picado? Parte de ella se ha congelado (de nuevo).
pida a los niños que hagan otra lectura de la temperatura del agua restante.
- ¿Qué encuentran? La temperatura del agua es de 32 ° F (0 ° C).
- si parte del agua se ha congelado, ¿qué significa esto que el punto de congelación del agua es? 32 ° F (0 ° C).
12. Comparta los resultados del recipiente de hielo sin sal.,
- ¿Qué observan los niños sobre el agua en el fondo de la taza de hielo picado? No está congelado. Más pueden haberse derretido.
- ¿Por qué el hielo derretido en las mezclas de hielo/sal se volvió a congelar y el hielo derretido en el otro recipiente no? Porque la temperatura de la mezcla de hielo y sal era lo suficientemente fría como para volver a congelar el agua.
13. Invítalos a encontrar la temperatura de la mezcla de hielo/sal usando uno de sus termómetros. Al mismo tiempo, pídales que vuelvan a tomar la temperatura del hielo picado.
- ¿Qué encuentran?, La temperatura de la mezcla de hielo / sal es inferior a 32 ° F (0 ° C); puede ser tan baja como 0°F (-18°C). Tenga en cuenta que la temperatura variará, dependiendo de cuánta sal se use, qué tan bien se disuelva la sal y la temperatura de su congelador.
Haga que los niños continúen haciendo notas sobre sus hallazgos en sus diarios de investigadores del Ice.
14. Discuta sus hallazgos experimentales.
- ¿A qué temperatura el agua dulce se convierte en hielo? 32 ° F (0 ° C). Comparta que la temperatura a la que el agua dulce se congela se llama el punto de congelación., El punto de congelación es la temperatura a la que un líquido se convierte en sólido. El punto de congelación en el que el agua, un líquido, se convierte en hielo, un sólido, es de 32°F (0°C).
- Sobre la base de sus experimentos de fusión del hielo triturado, a qué temperatura se derrite el hielo para hacer agua — ¿Cuál es el punto de fusión del hielo? 32 ° F (0 ° C).
- ¿Cómo pueden ser iguales las temperaturas de fusión y congelación? El punto de fusión y el punto de congelación son la misma temperatura para cualquier sustancia en particular: 32 ° F (0°C) para el agua., Esta temperatura se conoce como el punto de fusión cuando las temperaturas se elevan por encima de 32°F (0°C), causando que el hielo se derrita y cambie de estado de sólido a líquido (agua), como sucedió con la taza de hielo picado a temperatura ambiente. Se conoce como el punto de congelación cuando las temperaturas disminuyen por debajo de 32°F (0°C), haciendo que el agua cambie de estado de líquido a sólido (hielo), como sucedió con la taza de hielo picado inmerso en la mezcla de sal/hielo muy fría.
- ¿Por qué la mezcla de hielo y sal es más fría? La sal reduce el punto de congelación del agua., El agua salada permanece líquida a temperaturas más bajas — o se congela a una temperatura más fría — que el agua dulce.
conclusión
Si los niños han comenzado a construir un móvil de nieve, invítelos a registrar cualquier respuesta que hayan descubierto en las piezas apropiadas. Algunas de las preguntas que pueden responder podrían incluir:
pídales que anoten cualquier pregunta nueva que tengan o cosas interesantes que hayan aprendido en las formas apropiadas de gota de lluvia, nube o copo de nieve.