áttekintés
hogyan lehet az óceán hidegebb, mint 0 ° C, a hőmérséklet, amelyen a víz lefagy? Mint kiderült, a részecskék koncentrációja (ebben az esetben a sóból származó ionok) az óceánvízben csökkenti azt a hőmérsékletet, amelyen a sós víz lefagy. A diákok megtanulják, hogyan fagy le az óceánvíz alacsonyabb hőmérsékleten, mint az édesvíz, kísérlet elvégzésével a fagyasztó hőmérsékletének meghatározására., Ez a kísérlet lehet végezni az osztályteremben vagy otthon a diákok kitüntetéssel, AP szintű kémia vagy könnyen módosítható, hogy bármilyen fizikai tudomány osztály.
célok
a diákok megtanulják:
- különböző koncentrációjú sósvíz (NaCl) oldatok készítéséhez, beleértve az oldat molalitásának kiszámítását.
- a sósvízi oldatok fagyáspontjának meghatározásához.
- a fagyasztó hőmérsékletének becsléséhez a sós víz különböző koncentrációinak viselkedésének megfigyelésével.,
Óraelőkészítés
a sós víz fagyáspont-depressziójának fogalma a kolligatív tulajdonságok tökéletes alkalmazása, és lehetőségként használható arra, hogy megismertesse a hallgatókat a sarkvidéki és antarktiszi óceáni vizek rendkívül hideg környezetével. A NOAA szerint a Jeges-tenger vize -1, 9 ° C-on lefagy (http://oceanservice.noaa.gov/facts/oceanfreeze.html) a benne feloldott só miatt. A koncentráltabb sósvízi víztestek (például a Utah-i nagy sós tó) még hidegebb hőmérsékletet igényelnének a fagyasztáshoz.,
ha haladó kémiai osztályt tanít, a kísérlet előtt a háttérkémiai fogalmakat (lásd mellékelve) le kell fedni a hallgatók számára, hogy elvégezzék a sósvízoldat fagyáspont-depressziójának meghatározására szolgáló számításokat.
Ha egy korábbi szintű tudományos osztályt tanít, olvassa el a különböző sósvíz-oldatok diagramjának fagyasztási hőmérsékleteit (lásd a mellékelt háttérkémiai információkat) az eljárás során kapott minden egyes hígabb sósvíz-oldat fagyáspontjának meghatározásához., A diákok kihagyhatják az eljárási lépéseket 7 & 8.
- maszkolószalaggal jelölje meg a négy háztartási szemüveget “A”, “B”, “C” és “D”. Mentse el ezeket a 3. lépéshez.
- oldjon fel egy evőkanál (20 g) asztali sót pontosan ¼ csésze (59 mL = 0, 059 kg) csapvízben az A, B, C és D jelzésű poharak mindegyikében.
- tegye félre az a üveget. Az A üveg jelenleg 20 g NaCl-t és 0,059 kg vizet tartalmaz.
- az oldatot B üvegben további 0,104 csésze vízzel (1 evőkanál és 2 teáskanál) hígítjuk. Keverjük jól., A B üveg 20 g NaCl-t és 0,084 kg vizet tartalmaz.
- hígítsa az oldatot C üvegben további 0, 25 csésze vízzel (1 / 4 csésze). Keverjük jól. A C üveg 20 g NaCl-t és 0,118 kg vizet tartalmaz.
- hígítsa az oldatot d üvegben további 0, 75 csésze vízzel (3 / 4 csésze). Keverjük jól. A D üveg jelenleg 20 g NaCl-t és 0,236 kg vizet tartalmaz.,
- Számítsa ki az A, B, C és D szemüvegben lévő sósvízoldatok mólalitását, M = mólja NaCl / # of kg víz
- Számítsa ki a sósvízoldatok fagyáspont – depresszióját az A, B, C és D szemüvegben a következő képlet segítségével: deltaT = – (KF) (m) (i) = (1, 86)(m)(2). Ez a sósvíz-oldat fagyáspontja C fokozatban is. ha ezt a fagyáspontot °F-ben szeretné látni, konvertálja a következő képlettel: °F = (1,8 ° C) + 32.,
- maszkolószalaggal jelölje meg a jégkocka tálca (vagy az 5 kis fürdőszobai csésze) kockahelyeinek öt jelölését az alábbiak szerint: “A”, “B”, “C”, “D” és “Control”.
- öntsön egyenlő mennyiségű oldatot az egyes címkézett szemüvegekből a megfelelő jégkocka nyílásba (vagy kis csészébe). Ne töltse ezeket a fenti 2/3 teljes. A” vezérlő ” jégkocka nyílásba (vagy kis csészébe) adjunk hozzá csapvizet.
- helyezze a jégkocka tálcát (vagy kis csészéket) a fagyasztóba olyan területen, amely könnyen megfigyelhető. Ügyeljen arra, hogy ne keverje vagy öntsön ki a megoldásokat.,
- 30 percenként 3 órán keresztül figyelje meg a fagyasztási folyamatot. Használjon villát (vagy fogpiszkálót) az egyes oldatok állapotának meghatározásához. Öblítse le a villát az egyes minták tesztelése között. Ne szennyezze keresztbe az oldatokat a villával. Rögzítse az egyes megoldások állapotát minden megfigyelési időpontban.
Extension
a diákok kutathatták a közeli sósvízi testek fagyási hőmérsékletét, vagy azt, hogy egyes állatok és rovarok hogyan használják ezt a fagypont-depressziót, hogy vérük nagyon hideg hőmérsékleten fagyjon meg.,
Értékelés
a tanár a diáklabor-jelentést felhasználhatja a hallgatói megértés értékelésére.
Credits
Ez egy eredeti lecke Mark Paricio, mparicio cherrycreekschools.org, az eredeti take-home-kísérletéből adaptálva: “mennyire hideg a Fagyasztóm?”