Panoramica
In questa attività compagna di 30 minuti al punto di fusione, squadre di bambini dagli 8 ai 13 anni sperimentano per trovare i punti di fusione e congelamento di acqua e ghiaccio.
Qual è il punto?
- L’acqua può esistere in diversi stati; il ghiaccio è lo stato solido dell’acqua.
- Le proprietà fisiche sono caratteristiche di una sostanza. Non cambiano. Le proprietà fisiche includono colore, odore, punto di congelamento/fusione e densità.,
- Il punto di congelamento dell’acqua è lo stesso del punto di fusione del ghiaccio: 32°F (0°C).,rials
Per ogni figlio
- la sua/il Suo Ghiaccio Investigatore Gazzetta
- il Suo/la sua busta di mobili pezzi
- Matita o una penna
Per ogni gruppo di quattro-sei bambini:
- 1 termometro facilmente leggibile, preferibilmente in entrambi i gradi Celsius e Fahrenheit e che è sicuro per l’uso da parte di bambini
- 1 (7 once) coppa o più grande contenitore di plastica
- 1 (8 once) di plastica trasparente cup
- Abbastanza stagnola per coprire la parte superiore ma non i lati della tazza
- ~5 tazze di cubetti di ghiaccio (non ghiaccio tritato) (assicurarsi che i cubetti di ghiaccio sono sciolti e non incollati.,)
- 1 tazza di ghiaccio tritato
- ~2 tazze di sale grosso (tipo usato per fare il gelato)
- 1 timer, cronometro, orologio, orologio con una seconda mano
- Tovaglioli di Carta
Per il facilitatore:
- Un pennarello indelebile
- 2 attività di set-up da utilizzare per scopi di dimostrazione (Uno sarà identico per i bambini, l’altro di includere tutti i passaggi ma il sale viene omesso.)
- Informazioni generali
Preparazione
- Controllare i termometri per assicurarsi che funzionino.,
- Prepara i set di attività che utilizzerai per la dimostrazione durante l’attività.
Attività
1. Introdurre l’attività discutendo le temperature di congelamento dell’acqua e le temperature di fusione del ghiaccio.
- A quale temperatura si congela l’acqua? 32 ° F (0°C). Chiedi loro delle loro esperienze con il ghiaccio. Dove lo trovano? Nei loro congelatori. Quanto è freddo il congelatore? Hanno mai osservato il congelamento del ghiaccio fuori? Qual era la temperatura? I bambini potrebbero non conoscere la risposta numerica, ma la scopriranno nell’attività., Spiega ai bambini che questo è chiamato il “Punto di congelamento” dell’acqua.
Chiedi ai bambini di fare previsioni sul punto di fusione del ghiaccio.
- A quale temperatura pensano che il ghiaccio si sciolga? Ancora una volta, i bambini possono o non possono sapere. Invita i bambini a pensare alle loro esperienze. Il ghiaccio si scioglierebbe in una calda giornata estiva al sole? Quale potrebbe essere la temperatura esterna calda? Si scioglierebbe nella stanza in cui si trovano i bambini in questo momento? Probabilmente (si spera!). Qual è la temperatura della stanza?,
Nota del facilitatore: i cambiamenti di temperatura possono causare il cambiamento di stato dell’acqua e questi cambiamenti si verificano a temperature specifiche. Transizioni di acqua dolce tra lo stato solido e liquido a 32 ° F (0°C) al livello del mare. A temperature inferiori a 32 ° F (0°C), l’acqua liquida si congela; 32°F (0°C) è il punto di congelamento dell’acqua. A temperature superiori a 32 ° F (0°C), il ghiaccio d’acqua pura si scioglie e cambia stato da un solido a un liquido (acqua); 32°F (0°C) è il punto di fusione. Per la maggior parte delle sostanze, i punti di fusione e congelamento sono circa la stessa temperatura.,Condividi con i bambini che stanno per intraprendere alcuni esperimenti per determinare il punto di congelamento dell’acqua e il punto di fusione del ghiaccio. Possono venire con alcune idee per un esperimento per trovare queste informazioni?
2. Dividi i bambini in gruppi da quattro a sei e fornisci loro i loro diari Ice Investigator, le tazze di ghiaccio tritato, i termometri, le matite o le penne e gli asciugamani di carta.
3. Chiedi loro di posizionare il termometro in modo che la lampadina sia seduta nel mezzo della tazza di ghiaccio, verso il basso., È importante che il termometro non tocchi i lati o il fondo della tazza e che il ghiaccio sia ben imballato nella tazza.
Invita i bambini a registrare le loro previsioni nei loro diari Ice Investigator.
Dopo che il termometro è stato nel ghiaccio per alcuni minuti, i bambini possono tentare di ottenere una temperatura del loro ghiaccio. Le letture che raccolgono possono essere vicine a 32 ° F (0°C), ma possono variare per diversi motivi. L’aria più calda nella stanza può circolare nelle sacche d’aria tra i pezzi di ghiaccio tritato, facendo sì che le loro letture siano più calde., Le letture più calde possono anche sorgere perché il termometro era in contatto con i lati o il fondo della tazza, o non era sepolto abbastanza profondamente nel ghiaccio, o i bambini potrebbero averlo tenuto fuori dal ghiaccio per troppo tempo prima di leggerlo. La lettura più fredda può verificarsi perché i congelatori domestici standard sono generalmente tenuti a circa 0 ° F (-18°C) e il ghiaccio sarà anche così freddo. Inoltre, alcuni termometri leggono in modo diverso.
Ricordare loro che 32 ° Fahrenheit è la stessa temperatura di 0 ° Celsius. Sono solo due nomi per la stessa temperatura su diverse scale di temperatura., Gli scienziati usano la scala Celsius.
4. Lasciare sciogliere il ghiaccio per 5-10 minuti. Chiedi ai bambini di raccogliere una lettura della temperatura una volta che c’è acqua sufficiente per immergere la lampadina del termometro nell’acqua.
5. Invita ogni squadra a condividere le letture della temperatura dall’acqua.
- Quali letture hanno trovato? Le letture dovrebbero essere abbastanza vicino a 32 ° F (0°C).
- Erano tutti simili? Cosa ci dice questo sulla temperatura alla quale il ghiaccio si scioglie o sul punto di fusione del ghiaccio? Si 32 ° F (0°C).,
Condividi con i bambini che la temperatura alla quale il ghiaccio si scioglie è chiamata punto di fusione. Il punto di fusione è la temperatura alla quale un solido si trasforma in un liquido. Il punto di fusione in cui il ghiaccio — un solido-si trasforma in acqua — un liquido — è 32°F (0°C). Invita i bambini a registrare le loro risposte nei loro diari Ice Investigator.
6. Se c’è tempo, lasciare che il ghiaccio si sciolga per altri 5-10 minuti.
- Cosa pensano i bambini che la temperatura sarà? Alcuni dei bambini possono voce che la temperatura sarà più calda come più ghiaccio si è sciolto.,
7. Chiedi ai bambini di prendere un’altra lettura della temperatura.
- Cosa trovano? La temperatura è sempre la stessa della lettura originale, circa 32 ° F (0°C). La temperatura rimarrà a 32 ° F (0°C) fino a quando tutto il ghiaccio è sciolto. Una volta sciolto il ghiaccio, la temperatura dell’acqua si scalda fino a raggiungere la temperatura della stanza
Nota del facilitatore: Contrariamente ai nostri istinti, la temperatura dell’acqua di fusione non aumenterà finché è presente ghiaccio., La stanza calda continua ad aggiungere energia alla tazza, ma tutta quell’energia continua ad andare a sciogliere il ghiaccio piuttosto che aumentare la temperatura. Una volta che tutto il ghiaccio si è sciolto, quell’energia può iniziare ad aumentare la temperatura dell’acqua.- Chiedere ai bambini come potrebbero ri-congelare l’acqua sciolta senza rimettere la tazza nel congelatore.
- C’è qualcosa che possono fare, in base a ciò che hanno imparato nell’attività del punto di fusione?
- Tutte le sostanze hanno lo stesso punto di fusione?,
Invita i bambini a registrare le loro risposte nei loro Diari Ice Investigator.
8. Fornire ai bambini il contenitore più grande, cubetti di ghiaccio, fogli e sale. Dimostra i diversi passaggi dell’esperimento e chiedi ai bambini di ripetere ciò che fai.
Coprire l’intero fondo del grande contenitore con 1/3 dei cubetti di ghiaccio.
Coprire la parte superiore della tazza che contiene ghiaccio tritato e acqua dagli esperimenti precedenti con un foglio. Posizionalo al centro del contenitore sopra il ghiaccio.,
Cospargere metà del sale sui cubetti di ghiaccio. Creare un altro strato di ghiaccio sopra il sale usando 1/3 dei cubetti di ghiaccio. Cospargere questo strato con il resto del sale. Coprirlo con il restante 1/3 dei cubetti di ghiaccio. Assicurati che la parte superiore della tazza con ghiaccio tritato sia un po ‘ sopra gli strati di ghiaccio e sale.
Rimuovere la pellicola dalla tazza, posizionare il coperchio sul contenitore e consentire all’esperimento di sedersi indisturbato per circa 10 minuti.
9. Come facilitatore, ripetere il progetto sperimentale per un contenitore aggiuntivo, ma lasciare fuori il sale., Questo contenitore terrà solo cubetti di ghiaccio e la tazza di ghiaccio tritato e si scioglierà. Condividi quello che stai facendo con i bambini.
10. Invita i bambini a prevedere cosa accadrà alle tazze di ghiaccio tritato che si trovano nei contenitori di sale e ghiaccio.
- Il ghiaccio tritato continuerà a sciogliersi?
- Smetterà di sciogliersi?
- Si bloccherà?
- Cosa succederà alla tazza di ghiaccio tritato nel grande contenitore che non ha sale?
Nota del facilitatore: l’aggiunta di sale abbassa il punto di fusione dell’acqua.,
L’acqua pura e il ghiaccio, tenuti isolati dal caldo mondo esterno, vengono in equilibrio nel tempo. A livello molecolare, le molecole d’acqua si congelano sul ghiaccio alla stessa velocità in cui si sciolgono da esso. L’intera soluzione acqua / ghiaccio è al punto di fusione / congelamento, 32 ° F (0°C). L’aggiunta di salgemma — o qualsiasi sostanza che si dissolve nell’acqua-interrompe questo equilibrio. Meno molecole d’acqua interagiscono con il ghiaccio in un dato momento, quindi il tasso di congelamento viene rallentato., Il sale non ha alcun effetto sulla velocità di fusione, quindi si verifica più fusione del congelamento-la fusione “vince” – e il ghiaccio si scioglie. In tal modo, l’energia termica viene utilizzata per rompere i legami idrogeno che tengono insieme le molecole nel ghiaccio. In altre parole, il ghiaccio “consuma” un po ‘ di calore dalla soluzione e la temperatura scende. Fusione e congelamento corrispondono nuovamente tassi (“tie”) una volta che la temperatura è scesa al nuovo punto di fusione.
Maggiore è la quantità di sale, minore è il punto di congelamento (ad un punto; una volta che c’è abbastanza sale che non più si dissolverà, il punto di congelamento non diminuisce più)., L’acqua dell’oceano è circa il 3,5% di sale; l’acqua di mare si congela a circa 28 ° F (-2°C). Una soluzione salina al 10% si congela a circa 20 ° F (-6°C) e una soluzione al 20% si congela a 2°F (-16°C).
Chiedi ai bambini di riflettere sul motivo per cui pensano che le loro previsioni saranno corrette.Se hai già completato l’attività del compagno, Il Punto di fusione, ricorda loro le loro esperienze con il sale sui cubetti di ghiaccio.
11. Dopo 5 a 10 minuti, controllare per vedere se le previsioni erano corrette! Si noti che l’esperimento dovrebbe essere interrotto quando parte dell’acqua si è ricongelata, non tutta., Chiedi ai bambini di scoprire i loro contenitori e sollevare la tazza di ghiaccio tritato dalla ciotola.
- Cosa osservano i bambini riguardo all’acqua che era stata sul fondo della loro tazza di ghiaccio tritato? Alcuni di essi si sono congelati (di nuovo).
Chiedi ai bambini di prendere un’altra lettura della temperatura dell’acqua rimanente.
- Cosa trovano? La temperatura dell’acqua è 32 ° F (0°C).
- Se parte dell’acqua si è congelata, cosa significa che il punto di congelamento dell’acqua è? 32 ° F (0°C).
12. Condividi i risultati dal contenitore di ghiaccio senza sale.,
- Cosa osservano i bambini riguardo all’acqua sul fondo della tazza di ghiaccio tritato? Non è congelato. Altri potrebbero essersi sciolti.
- Perché il ghiaccio fuso nelle miscele di ghiaccio/sale si è ricongelato e il ghiaccio fuso nell’altro contenitore no? Perché la temperatura della miscela di ghiaccio/sale era abbastanza fredda da ricongelare l’acqua.
13. Invitali a trovare la temperatura della miscela ghiaccio/sale usando uno dei loro termometri. Allo stesso tempo, fagli riprendere la temperatura del ghiaccio tritato.
- Cosa trovano?, La temperatura della miscela ghiaccio/sale è inferiore a 32 ° F( 0 ° C); può essere fino a 0°F (-18°C). Nota, la temperatura varierà, a seconda di quanto sale viene utilizzato, di quanto bene il sale si dissolve e della temperatura del congelatore.
Far sì che i bambini continuino a prendere appunti sui loro risultati nelle loro riviste Ice Investigator.
14. Discutere i loro risultati sperimentali.
- A quale temperatura l’acqua dolce diventa ghiaccio? 32 ° F (0°C). Condividi che la temperatura alla quale l’acqua dolce si congela è chiamata punto di congelamento., Il punto di congelamento è la temperatura alla quale un liquido diventa solido. Il punto di congelamento in cui l’acqua — un liquido-si trasforma in ghiaccio-un solido-è 32 ° F (0°C).
- Sulla base dei loro esperimenti che sciolgono il ghiaccio tritato, a quale temperatura si scioglie il ghiaccio per fare acqua — qual è il punto di fusione del ghiaccio? 32 ° F (0°C).
- Come possono le temperature di fusione e congelamento essere le stesse? Il punto di fusione e il punto di congelamento sono la stessa temperatura per qualsiasi particolare sostanza: 32 ° F (0°C) per l’acqua., Questa temperatura è indicata come il punto di fusione quando le temperature superano i 32°F (0°C), causando il ghiaccio a sciogliersi e cambiare stato da un solido a un liquido (acqua), come è successo con la tazza di ghiaccio tritato a temperatura ambiente. È indicato come il punto di congelamento quando le temperature diminuiscono sotto i 32 ° F (0°C), causando il cambiamento di stato dell’acqua da un liquido a un solido (ghiaccio), come è successo con la tazza di ghiaccio tritato immersa nella miscela di sale/ghiaccio molto fredda.
- Perché la miscela ghiaccio/sale è più fredda? Il sale abbassa il punto di congelamento dell’acqua., L’acqua salata rimane liquida a temperature più basse – o si congela a una temperatura più fredda-rispetto all’acqua dolce.
Conclusione
Se i bambini hanno iniziato a costruire un mobile di neve, invitali a registrare le risposte che hanno scoperto sui pezzi appropriati. Alcune delle domande a cui possono rispondere potrebbero includere:
Farli annotare qualsiasi nuova domanda che hanno o cose interessanti che hanno imparato sulle forme appropriate di goccia di pioggia, nuvola o fiocco di neve.