Čas na přípravu a provedení úlohy
Přípravu pomůcek je nutné provézt v dostatečném předstihu, aby nám v mrazáku zamrzla voda. (Pokud je venku sníh, lze ho využít místo ledu.)
Čas na provedení této úlohy je maximálně 15 minut. (Bez následné diskuze s žáky.)
Potřebné pomůcky
Obr. 1 Potřebné pomůcky |
Autor © Naděžda Vogalová |
Příprava experimentu
Je potřeba nechat si zmrznout vodu, nejlépe v tvořítkách na led, nebo si do skleničky nasbírat sníh.
Led nechat při pokojové teplotě natát tak, aby ve skleničce bylo dostatek vody pro ponoření teploměru.
Připojit teploměr Go!Temp k počítači, na kterém je nainstalovaný program Logger Lite (zdarma ke stažení na www.vernier.cz).
Provedení experimentu
Nejprve je dobré zjistit, zda se žáci nad otázkou, proč se v zimě solí silnice, někdy zamysleli a pokud ano, jestli vědí jak si to vysvětlit. Tato jejich vysvětlení je dobré si poznamenat, například na tabuli, a po proměření experimentu se k nim vrátit.
V počítači spustíme program Logger Lite. Dle obr. 2 nastavíme potřebné údaje (doba měření kolem 10 minut a frekvence sběru dat přibližně 30 za minutu).
Obr. 2 Změna údajů |
Dále vložíme čidlo teploty do vody s ledem tak, aby bylo ponořené. Po krátké chvíli se hodnota ustálí blízko teploty 0 °C. Tuto teplotu bychom ve skleničce měřili až do doby, než by roztál všechen led.
Pokračujeme stisknutím zeleného tlačítka play (viz obr. 3).
Obr. 3 Play |
Poté do skleničky vmícháme sůl (cca 5 polévkových lžic) a sledujeme, co se děje s měřenou teplotou. Průběh teploty je vidět na obr. 4. Ve třídě je ovšem lepší zvětšit okno s aktuální číselnou hodnotou teploty (na obr. 4 v červeném rámečku) tažením za pravý horní roh. Žáci si pak lépe sami ohlídají nejnižší teplotu.
Obr. 4 Naměřený graf |
Pozn. Pokud je na škole k dispozici více teploměrů Go!Temp, mohou si žáci donést vlastní notebooky, na které nainstalujeme program Logger Lite, a v rámci laboratorní práce mohou žáci ve skupinkách zkoušet při kolika lžičkách soli v určitém množství vody s ledem dosáhnou nejnižší teploty.
Z pozorování žáků či statistiky měření dojdeme k výsledku, že teplota klesá až pod teplotu -15 °C.
Vysvětlení děje ve sklenici: osolená voda má podstatně nižší teplotu tuhnutí (tání) než samotná voda, takže led, který měl původně teplotu kolem 0 °C, má tendenci roztát (protože „slaný led” by při teplotě 0°C byl už dávno roztátý). Na tání je třeba dodat energii a ta se získá „na úkor” teploty roztoku. A proto se teplota tak sníží.[1]
A právě toho, že osolená voda má nižší teplotu tuhnutí, se v zimě využívá při solení silnic. Pokud smícháme vodu se solí ve vhodném poměru (23,3 % soli), klesne teplota tání až na -21,2 °C. Pokud se ovšem solí silnice, nikdy se této koncentrace nedosáhne a proto se silnice solí pouze do teploty -7 °C. Pokud teplota vzduchu klesne pod tuto hodnotu, využívají silničáři jiných metod pro bezpečnost silnic (například se místo soli NaCl používá chlorid vápenatý CaCl2).[1]
Na co si dát při experimentu pozor
Co by si žáci měli z tohoto experimentu odnést
Všechny články jsou publikovány pod licencí Creative Commons BY-NC-ND.
Pro vložení komentáře je nutné se nejprve přihlásit.
Článek není zařazen do žádného seriálu.
Článek je zařazen v těchto kolekcích: