översikt
i denna 30-minuters följeslagare aktivitet till smältpunkten, team av barn i åldrarna 8 till 13 experiment för att hitta smält-och fryspunkter av vatten och is.
Vad är poängen?
- vatten kan existera i olika tillstånd; is är det fasta tillståndet av vatten.
- fysikaliska egenskaper är egenskaper hos ett ämne. De förändras inte. Fysikaliska egenskaper inkluderar färg, lukt, frysning/smältpunkt och densitet.,
- fryspunkten för vatten är densamma som smältpunkten för is: 32°F (0°C).,för varje barn
- hans/hennes Ice Investigator Journal
- hans/hennes kuvert av mobila bitar
- penna eller penna
för varje grupp av fyra till sex barn:
- 1 termometer som är lättläst, helst i både Celsius och Fahrenheit, och som är säker för användning av barn
- 1 (7-ounce) cup eller större plastbehållare
- 1 (8-ounce) klar plastkopp
- tillräckligt med folie för att täcka toppen — men inte sidorna — av koppen
- ~5 koppar isbitar (inte krossad is) (se till att isbitarna är lösa och inte fastnar ihop.,)
- 1 kopp krossad is
- ~2 koppar bergsalt (det slag som används för att göra Glass)
- 1 timer, stoppur, klocka eller klocka med en andra hand
- pappershanddukar
för handledaren:
- en permanent markör
- 2 aktivitetsuppsättningar som ska användas för demonstrationsändamål (en kommer att vara identisk med barnens, den andra kommer att omfatta alla steg men salt kommer att utelämnas.)
- bakgrundsinformation
förberedelse
- kontrollera termometrarna för att säkerställa att de fungerar.,
- Förbered de aktivitetsinställningar du kommer att använda för demonstration under aktiviteten.
aktivitet
1. Introducera aktiviteten genom att diskutera frystemperaturerna för vatten och smälttemperaturerna för is.
- vid vilken temperatur fryser vattnet? 0°C. Fråga dem om deras erfarenheter med is. Var hittar de den? I deras frysar. Hur kallt är frysen? Har de någonsin observerat is frysning utanför? Vad var temperaturen? Barnen kanske inte känner till det numeriska svaret, men de kommer att upptäcka det i aktiviteten., Förklara för barnen att detta kallas” fryspunkten ” av vatten.
be barnen att göra förutsägelser om isens smältpunkt.
- vid vilken temperatur tror de att isen smälter? Återigen kan barnen eller kanske inte vet. Be barnen tänka på sina upplevelser. Skulle isen smälta på en varm sommardag ute i solen? Vad kan den varma utetemperaturen vara? Skulle det smälta i rummet där barnen är just nu? Förmodligen (förhoppningsvis!). Vad är temperaturen i rummet?,
Facilitator anmärkning: förändringar i temperatur kan orsaka vatten att ändra tillstånd, och dessa förändringar sker vid specifika temperaturer. Sötvatten övergångar mellan fasta och flytande tillstånd vid 0°C vid havsnivå. Vid temperaturer under 0°C fryser flytande vatten; 32°F (0 ° C) är fryspunkten för vatten. Vid temperaturer över 32°F (0°C) smälter rent vatten is och ändrar tillstånd från en fast till en vätska (vatten); 32°F (0°C) är smältpunkten. För de flesta ämnen är smält-och fryspunkterna ungefär samma temperatur.,dela med barnen att de är på väg att genomföra vissa experiment för att bestämma fryspunkten för vatten och smältpunkten för is. Kan de komma med några idéer för ett experiment för att hitta denna information?
2. Dela barnen i grupper om fyra till sex och ge dem sina Isutredare tidskrifter, koppar krossad is, termometrar, pennor eller pennor och pappershanddukar.
3. Be dem att placera termometern så att glödlampan sitter i mitten av iskoppen, mot botten., Det är viktigt att termometern inte rör sidorna eller botten av koppen och att isen är tätt packad i koppen.
Bjud in barnen att spela in sina förutsägelser i sina Ice Investigator-tidskrifter.
Efter att termometern har varit i isen i några minuter kan barnen försöka få en temperatur på isen. Avläsningarna de samlar kan vara nära 0°C, men kan variera av flera skäl. Den varmare luften i rummet kan cirkulera i luftfickorna mellan bitar av krossad is, vilket gör att deras avläsningar blir varmare., Varmare avläsningar kan också uppstå eftersom termometern var i kontakt med sidorna eller botten av koppen, eller det var inte begravd tillräckligt djupt i isen, eller barnen kan ha hållit den ur isen för länge innan du läser den. Kallare avläsning kan uppstå eftersom vanliga hushållsfrysar i allmänhet hålls vid ca 0 ° F (-18 ° C) och isen kommer också att vara så kall. Dessutom läser vissa termometrar annorlunda.
påminna dem om att 32° Fahrenhedet är samma temperatur som 0° Celsius. De är bara två namn för samma temperatur på olika temperaturvågar., Forskare använder Celsius-skalan.
4. Låt isen smälta i 5 till 10 minuter. Låt barnen samla in en temperaturavläsning när det finns tillräckligt med vatten för att sänka termometerlampan i vattnet.
5. Bjud in varje lag att dela temperaturavläsningarna från vattnet.
- vilka avläsningar hittade de? Avläsningarna ska vara ganska nära 32 ° F (0°C).
- var de alla lika? Vad berättar detta om temperaturen vid vilken is smälter — eller smältpunkten för is? 0 ° C.,
dela med barnen att temperaturen vid vilken is smälter kallas smältpunkten. Smältpunkten är den temperatur vid vilken en fast vänder sig till en vätska. Smältpunkten vid vilken IS — en fast-vänder sig till vatten-en vätska-är 32°F (0°C). Be barnen spela in sina svar i sina Isutredarjournaler.
6. Om det finns tid, låt isen smälta i ytterligare 5 till 10 minuter.
- vad tror barnen att temperaturen kommer att vara? Några av barnen kan rösta att temperaturen blir varmare när mer IS har smält.,
7. Låt barnen ta en annan temperaturläsning.
- vad hittar de? Temperaturen är fortfarande densamma som den ursprungliga avläsningen, ca 32 ° F (0°C). Temperaturen kommer att ligga kvar vid 0°C (32 ° F) tills all is smälts. När isen smälts kommer temperaturen på vattnet att värma tills den når rummets temperatur
Facilitatorns anteckning: i motsats till våra instinkter ökar smältvattnets temperatur inte så länge isen är närvarande., Det varma rummet fortsätter att lägga till energi i koppen, men all den energin fortsätter att smälta isen i stället för att höja temperaturen. När all is har smält, kan den energin börja öka vattnets temperatur.- fråga barnen hur de kan frysa det smälta vattnet igen utan att sätta koppen tillbaka i frysen.
- finns det något de kan göra, baserat på vad de lärde sig i Smältpunktsaktiviteten?
- har alla ämnen samma smältpunkt?,
Bjud in barnen att spela in sina svar i sina Ice Investigator-tidskrifter.
8. Ge barnen den större behållaren, isbitar, folie och salt. Demonstrera de olika stegen i experimentet och få barnen att upprepa vad du gör.
täck hela botten av den stora behållaren med 1/3 av isbitarna.
täck toppen av koppen som innehåller krossad is och vatten från tidigare experiment med folie. Placera den i mitten av behållaren ovanpå isen.,
stänk hälften av saltet över isbitarna. Skapa ett annat lager av IS över saltet med 1/3 av isbitar. Stänk detta lager med resten av saltet. Täck det med resterande 1/3 av isbitarna. Se till att toppen av koppen med krossad is är lite över skikten av IS och salt.
Ta bort folien från koppen, placera locket på behållaren och låt experimentet sitta ostört i ca 10 minuter.
9. Som facilitator, upprepa den experimentella designen för en extra behållare, men lämna ut saltet., Denna behållare håller bara isbitar och koppen krossad is och smälter. Dela vad du gör med barnen.
10. Be barnen att förutsäga vad som kommer att hända med kopparna av krossad is som finns i behållarna av salt och is.
- kommer den krossade isen att fortsätta smälta?
- kommer det att sluta smälta?
- kommer det att frysa?
- vad händer med koppen krossad is i den stora behållaren som inte har något salt?
facilitators anmärkning: tillsats av salt sänker smältpunkten för vatten.,
rent vatten och IS, som hålls isolerade från den varma omvärlden, kommer till jämvikt över tiden. På molekylär nivå fryser vattenmolekylerna på isen i samma takt som de smälter av den. Hela vatten / islösningen är vid smältpunkten / fryspunkten, 32 ° F (0°C). Tillsats av bergsalt — eller något ämne som löser sig i vatten-stör denna jämvikt. Färre vattenmolekyler interagerar med isen vid varje given tidpunkt,så fryshastigheten sänks., Saltet har ingen effekt på smälthastigheten, så mer smältning sker än frysning-smältning ”vinner” – och isen smälter. På så sätt används värmeenergi för att bryta vätebindningarna som håller molekylerna i isen tillsammans. Med andra ord använder isen ” upp ” lite värme från lösningen och temperaturen sjunker. Smälta och frysa igen matcha priser (”tie”) när temperaturen har sjunkit till den nya smältpunkten.
ju större mängd salt desto lägre fryspunkt (till en punkt; när det finns tillräckligt med salt som inte mer kommer att lösa upp, minskar fryspunkten inte längre)., Havsvatten är ca 3,5% salt; havsvatten fryser vid ca 28°F (-2°C). En 10% saltlösning fryser vid ca 20 ° F (-6°C), och en 20% lösning fryser vid 2°F (-16°C).
uppmana barnen att brainstorma varför de tror att deras förutsägelser kommer att vara korrekta.Om du redan har slutfört följeslagare aktivitet, smältpunkten, påminna dem om sina erfarenheter med saltet på isbitar.
11. Efter 5 till 10 minuter, kontrollera om förutsägelserna var korrekta! Observera att experimentet ska stoppas när en del av vattnet har frysts, inte alla., Låt barnen avslöja sina behållare och lyfta koppen krossad is ur skålen.
- vad observerar barnen om vattnet som hade varit i botten av deras kopp krossad is? En del av det har frusit (igen).
Låt barnen ta en annan temperaturavläsning av det återstående vattnet.
- vad hittar de? Vattentemperaturen är 32°F (0°C).
- om en del av vattnet har frusit, vad betyder det att fryspunkten för vatten är? 0°C.
12. Dela resultaten från behållaren av IS utan salt.,
- vad observerar barnen om vattnet i botten av koppen krossad is? Den är inte frusen. Mer kan ha smält.
- Varför smälte isen i is / saltblandningarna och smälte isen i den andra behållaren inte? Eftersom temperaturen på is / saltblandningen var kall nog för att frysa om vattnet.
13. Bjud in dem att hitta temperaturen på is / saltblandningen med hjälp av en av deras termometrar. Samtidigt, låt dem ta temperaturen på den krossade isen igen.
- vad hittar de?, Is – /saltblandningens temperatur är lägre än 0°C; den kan vara så låg som 0°F (-18 ° C). Observera att temperaturen varierar beroende på hur mycket salt som används, hur väl saltet löser upp och temperaturen på din frys.
Låt barnen fortsätta att göra anteckningar om sina resultat i sina Ice Investigator-tidskrifter.
14. Diskutera deras experimentella fynd.
- vid vilken temperatur vänder färskvatten till is? 0°C. Dela att temperaturen vid vilken färskt vatten fryser kallas fryspunkten., Fryspunkten är den temperatur vid vilken en vätska blir till en fast substans. Fryspunkten vid vilken vatten — en vätska-blir till IS-en fast-är 32 ° F (0°C).
- baserat på deras experiment som smälter den krossade isen, vid vilken temperatur smälter isen för att göra vatten — Vad är smältpunkten för is? 0°C.
- hur kan smält-och frystemperaturerna vara desamma? Smältpunkten och fryspunkten är samma temperatur för ett visst ämne: 0°C (32 ° F) för vatten., Denna temperatur kallas smältpunkten när temperaturen stiger över 32 ° F (0 ° C), vilket orsakar Is att smälta och ändra tillstånd från ett fast ämne till en vätska (vatten), som hände med koppen krossad is vid rumstemperatur. Det kallas fryspunkten när temperaturen sjunker under 32 ° F (0 ° C), vilket orsakar vatten att ändra tillstånd från en vätska till en fast (is), som hände med koppen krossad is nedsänkt i mycket kallt salt/is blandning.
- Varför är is / saltblandningen kallare? Salt sänker fryspunkten för vatten., Saltt vatten förblir flytande vid lägre temperaturer — eller fryser vid en kallare temperatur-än färskt vatten.
slutsats
om barnen har börjat bygga en snö mobil, bjuda in dem att spela in eventuella svar de upptäckte på lämpliga bitar. Några av de frågor som de kan svara på kan vara:
låt dem kommentera några nya frågor de har eller intressanta saker de lärde sig om lämpliga former av antingen regndroppe, moln eller snöflinga.