Prezentare generală
cum poate Oceanul să fie mai rece decât 0 grade C, temperatura la care îngheață apa? După cum se dovedește, concentrația particulelor (în acest caz, ionii din sare) în apa oceanică scade temperatura la care apa sărată va îngheța. Elevii vor învăța cum apa oceanului îngheață la o temperatură mai scăzută decât apa dulce, efectuând un experiment pentru a determina temperatura unui congelator., Acest experiment poate fi efectuat în sala de clasă sau acasă de către studenți în chimie la nivel de onoruri și AP sau poate fi ușor modificat pentru a fi utilizat în orice clasă de științe fizice.elevii vor învăța:
- pentru a face soluții de apă sărată (NaCl) de diferite concentrații, inclusiv modul de calculare a molalității soluției.
- pentru a determina depresiunea punctului de îngheț al soluțiilor de apă sărată.
- pentru a estima temperatura unui congelator prin observarea comportamentului diferitelor concentrații de apă sărată.,
pregătirea lecției
conceptul de depresiune a punctului de îngheț al apei sărate este o aplicație perfectă a proprietăților coligative și poate fi folosit ca o oportunitate de a introduce elevii în mediul extrem de rece al apelor Oceanului arctic și antarctic. Conform NOAA, apa Oceanului arctic îngheață la -1, 9 grade C (http://oceanservice.noaa.gov/facts/oceanfreeze.html) datorită sării dizolvate în ea. Corpurile de apă mai concentrate de apă sărată (cum ar fi Marele Salt Lake din Utah) ar necesita temperaturi și mai reci pentru a îngheța.,dacă predați o clasă de chimie avansată, înainte de acest experiment, conceptele de chimie de fundal (Vezi atașat) ar trebui acoperite pentru ca elevii dvs. să efectueze calculele pentru determinarea depresiunii punctului de îngheț al soluției de apă sărată.
dacă predați o clasă de știință la nivel anterior, consultați temperaturile de îngheț pentru diagrama diferitelor soluții de apă sărată (consultați informațiile de chimie de fundal atașate) pentru a determina punctul de îngheț al fiecăreia dintre soluțiile de apă sărată mai diluate succesiv obținute în procedură., Elevii dvs. pot sări peste pașii procedurali 7 & 8.
procedura
- folosind banda de mascare, etichetați cele patru pahare de uz casnic” A”,” B”,” C „și”D”. Păstrează astea pentru Pasul 3.
- se dizolvă o lingură (20 g) de sare de masă în exact ¼ cană (59 mL = 0, 059 kg) de apă de la robinet în fiecare dintre paharele etichetate A, B, C și D. Se amestecă foarte bine.
- pune sticla deoparte. Sticla A conține acum 20 g NaCl și 0,059 kg de apă.
- se diluează soluția în sticlă B cu încă 0,104 căni de apă (1 lingură și 2 lingurițe). Se amestecă bine., Sticla B conține acum 20 g NaCl și 0,084 kg de apă.
- se diluează soluția în sticlă C cu încă 0,25 căni de apă (1/4 cană). Se amestecă bine. Sticla C conține acum 20 g NaCl și 0,118 kg de apă.
- se diluează soluția în sticlă D cu încă 0, 75 căni de apă (3/4 cană). Se amestecă bine. Sticla D conține acum 20 g NaCl și 0,236 kg de apă.,
- Calcula molalitate, m, de fiecare dintre apa sărată soluții în pahare a, B, C, și D folosind formula: molalitate, m = nr. de moli NaCl / # de kg de apă
- a Calcula punctul de înghețare punct de depresie de apă sărată soluții în pahare a, B, C, și D folosind formula: deltaT = – (Kf) (m) (m) = (1.86)(m)(2). Acesta este și punctul de îngheț al soluției de apă sărată în grade C. Dacă doriți să vedeți acest punct de îngheț în °F, convertiți folosind formula: °F = (1, 8 grade C) + 32.,
- cu bandă de mascare, etichetați cinci dintre sloturile cubului tăvii pentru cuburi de gheață (sau cele 5 cupe mici de baie) după cum urmează „A”, „B”, „C”, „D” și „Control”.
- turnați cantități egale de soluții din fiecare dintre paharele etichetate în slotul corespunzător pentru cuburi de gheață (sau ceașcă mică). Nu umple aceste peste 2/3 plin. În slotul cubului de gheață „Control” (sau ceașcă mică), adăugați apă de la robinet.
- așezați tava pentru cuburi de gheață (sau cupe mici) în congelator într-o zonă care poate fi observată cu ușurință. Aveți grijă să nu amestecați sau să vărsați soluțiile.,
- la fiecare 30 de minute timp de 3 ore, observați procesul de îngheț. Utilizați o furculiță (sau scobitoare) pentru a determina starea fiecărei soluții. Clătiți furculița între testarea fiecărei probe. Nu contaminați încrucișat soluțiile cu furca. Înregistrați starea fiecărei soluții la fiecare moment de observare.
extensie
studenții ar putea cerceta temperaturile de îngheț ale corpurilor de apă sărată din apropierea lor sau despre modul în care unele animale și insecte folosesc această depresie a punctului de îngheț pentru a-și împiedica sângele să înghețe la temperaturi foarte reci.,
evaluare
profesorul poate folosi raportul laboratorului pentru a evalua înțelegerea elevilor.
credite
aceasta este o lecție originală de Mark Paricio, mparicio cherrycreekschools.org, adaptat după experimentul său original: „cât de rece este congelatorul meu?”