Domů > Odborné články > Gymnaziální vzdělávání > Proč se v zimě solí silnice?
Odborný článek

Proč se v zimě solí silnice?

5. 5. 2011 Gymnaziální vzdělávání
Autor
Naděžda Vogalová

Anotace

V příspěvku bude ukázáno, co se děje s ledem posypeme-li ho solí. Dále zde bude ukázáno, proč se v zimě solí silnice a proč při větších mrazech solení není účinné.

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

Potřebné pomůcky
Obr. 1 Potřebné pomůcky

Autor © Naděžda Vogalová

  • led (nebo sníh)
  • sůl
  • sklenička
  • teploměr Go!Temp
  • počítač

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

  • Před experimentem

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.

  • Experiment

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).

Změna údajů
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).

Play
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.

Naměřený graf
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.

  • Výsledek a rozebrání experimentu

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

  • S dostatečným předstihem vytvořit led.
  • S dostatečným předstihem před hodinou vyndat led z mrazáku a nechat ho tát při pokojové teplotě.
  • Solí nešetřit (nejnižší teploty se dosáhne při hmotnostním poměru 23 % soli.
  • Při přisypávání soli směs míchat, aby se sůl pouze neusadila na dně skleničky.

Co by si žáci měli z tohoto experimentu odnést

  • Při tání ledu je teploty směsi stále 0 °C.
  • Osolená voda má nižší teplotu tání než neosolená voda.

Literatura a použité zdroje

[1] – [cit. 2011-05-05]. Dostupný z WWW: [http://fyzmatik.pise.cz/22319-jak-funguje-soleni-silnic.html].

Licence

Všechny články jsou publikovány pod licencí Creative Commons BY-NC-ND.

Autor
Naděžda Vogalová

Hodnocení od recenzenta

Tým RVP.CZ
5. 5. 2011
V daném případě považuji za velmi inspirativní propojení "klasického" fyzikálního experimentu s ICT technologií. Článek je pro učitele fyziky napsán velmi konkrétně a učitel ho může ve výuce snadno využít.

Hodnocení od uživatelů

Martin Rusek
13. 9. 2011, 13:00
Pěkné téma experimentu, paní kolegyně! Recenzent ovšem zcela mylně označuje experiment za fyzikální. Dovoluji di tvorbu roztoku solanky a hmotnostní zlomek usurpovat spíše pro chemii. Právě onen přesah a odkaz na učivo chemie je něco, co mi v popisovaném experimentu chybí. Příspěvek je ale jistě inspirací, kterou bude možné rozšířit.
Naděžda Vogalová
19. 9. 2011, 09:34
Tento pokus opravdu vznikal spíše jako fyzikální, na základní škole se žáci setkávají s tématy jako měření, teplota a v neposlední řadě i se změnami skupenství. Že má pokus přesah do chemie je uvedeno v úvodu ale do popisu děje co se tam přesně děje chemicky jsem se nepouštěla úmyslně, jsem fyzik a při sepisování a vyhledávání co se tam děje z pohledu chemie by zde mohlo být sepsáno mnoho nepřesností. A ráda tuto část přenechám někomu, kdo chemii rozumí. Určitě by to bylo užitečné.
Jan Hořička
23. 11. 2012, 20:52
Jsem EXPERT na jadernou astrofyziku.Kdybyste cokoli potřebovali abych vám vysvětlil, jsem k službám.

Vaše hodnocení

Ohodnoťte hvězdičkami:

Váš komentář

Pro vložení komentáře je nutné se nejprve přihlásit.

Článek není zařazen do žádného seriálu.

Klíčové kompetence:

  • Gymnázium
  • Kompetence k řešení problémů
  • rozpozná problém, objasní jeho podstatu, rozčlení ho na části

Průřezová témata:

  • Gymnaziální vzdělávání
  • Environmentální výchova
  • Člověk a životní prostředí

Mezioborove presahy:

Organizace řízení učební činnosti:

Skupinová, Frontální

Organizace prostorová:

Specializovaná učebna, Školní třída