Как работи студеният компрес с мигновен ефект?
Раздел
Термохимия/Ендотермични и екзотермични реакции
Времетраене
45 минути
Цели по предметно знание:
Учениците:
- дефинират понятията ендотермична, екзотермична реакция, температура, топлинна енергия, ентропия, енталпия, топлинен ефект;
- обясняват как се случва топлообмена при протичането на различни химични реакции;
- описват процеса на разтваряне на амониев нитрат във вода като пример за ендотермична реакция;
- изчисляват количеството топлина, погълнато или отделено при химичен процес, използвайки експериментални данни (масата, температурата, специфичната топлина на водата);
- анализират зависимостта между количеството разтворено вещество и температурната промяна в системата.
Необходими материали:
- Чашки от стиропор;
- Перманентен маркер;
- Дестилирана вода;
- Градуиран цилиндър от 100 мл или метрична мерителна чаша с маркировка от 100 мл;
- Латексови или нитрилни ръкавици;
- Предпазни очила;
- Ножици;
- Амониев нитрат;
- Пластмасова купа за еднократна употреба;
- Восъчна хартия, нарязана на квадрати от 10-15 см;
- Пластмасови лъжици;
- Електронна везна, с точност минимум 1 грам;
- Цифров термометър;
- Таймер;
- Сини и червени картончета;
- Презентация с примери за термохимични реакции;
- Технологична карта “Студен компрес”;
- Работен лист “Термохимични процеси”;
- Задание за домашна работа “Термохимията около нас”;
- Задание “Ентропия и енталпия”.
В началото на часа направете кратка игра за припомняне на основните видове термохимични реакции. За целта разделете класа в групи по трима или четирима и раздайте на всеки екип по едно синьо и едно червено картонче. След това покажете на учениците кратка презентация с изображения на различни термохимични реакции, които често се използват в бита. Екипите имат на разположение 30 секунди да обсъдят дали дадената реакция е ендотермична или екзотермична, след което вдигат едното от двете си картончета - синьо за ендотермична реакция или червено - за екзотермична.
Инструкции
“Ще започнем днешния час с една кратка игра. Ще раздам на всяка работна група по едно синьо и едно червено картонче, след което ще ви покажа няколко термохимични реакции, които често използваме в нашето ежедневие. В рамките на 30 секунди всеки екип трябва да определи дали дадената реакция е ендотермична или екзотермична. Можете да си помагате със заданията, които ви дадох за домашна работа предишния час. В зависимост от вашия избор трябва да покажете едното от двете картончета - синьо за ендотермична реакция или червено - за екзотермична.”
Обобщение
“С помощта на тази дейност открихме, че термохимичните реакции са често използвани в бита на хората и намират приложение в най-различни сфери на живота - спорт, домакинство, медицина, отопление, екология и много други. Това ни показва колко е важно всъщност да познаваме тези реакции.”
Важно!
- Изрежете по едно синьо и едно червено картонче за всяка работна група;
- Подгответе необходимата техника за презентиране на термохимичните реакции;
- Напомнете за поставената в преходния час домашна работа - много е възможно учениците вече да са открили някоя от презентираните реакции и да са я класифицирали правилно;
- Насърчете учениците да обяснят защо реакциите са ендотермични или екзотермични;
- След като разгледате всички реакции от презентацията, дайте думата на учениците да допълнят списъка с често използвани в бита термохимични реакции, като прочетат някои от откритията си в заданието за домашна работа.
Материали за дейността
В този научен експеримент учениците работят в групи по трима или четирима. Всеки екип трябва да приготви разтвор на амониев нитрат с точно определена концентрация. За целта учениците изрязват квадратчета от восъчна хартия и измерват върху тях 10, 20, 30, 40 или 50 грама амониев нитрат на електронната везна. Измерват температурата на водата и след това разтварят в нея измерените количества амониев нитрат. Отново измерват температурата на разтвора и записват в работните си листове как тя се променя на всеки 15 секунди.
Инструкции
“Сега ще направим експеримент, с който ще открием как точно действа студеният компрес с мигновен ефект, който ви показах в началото на проекта. Ще проверим също и как се променя ходът на реакцията при различна концентрация на разтвореното вещество. Следвайте стриктно стъпките от технологичните карти, които ви раздадох и спазвайте правилата за безопасност при работа с химически реактиви. Запишете получените резултати в работните ви листове за изследване на термохимичните процеси.”
Обобщение
“Научихме, че студеният компрес с мигновен ефект осъществява своята охлаждаща дейност благодарение на протичането на термохимична реакция, при която амониев нитрат се разтваря във вода и се поглъща топлинна енергия. Открихме също, че ходът на термохимичната реакция е различен, в зависимост от концентрацията на разтвореното вещество.”
Важно!
- Предварително определете коя работна група с какво количество амониев нитрат ще работи.
- Осигурете термометри, които измерват бързо температурата на разтвора.
- Следете работата на учениците и при необходимост им помагайте.
- Насърчете екипите да следват стриктно указанията в технологичните карти.
Учениците определят каква част от енергията на водните молекули е била погълната при разтварянето на амониевия нитрат в нея. Количеството топлинна енергия, което се губи (ΔТ), представлява разликата между първоначалната температура на водата (Т1) и температурата в края на процеса (Т2), умножена по топлинния капацитет нa водата, умножена по масата на разтвора.
Дискутирайте:
- коя проба се охлади най-много;
- каква е зависимостта между количеството разтворена сол и ΔT.
Инструкции
“След като разбрахме как функционира студеният компрес, трябва да изчислим колко енергия е погълната от амониевия нитрат по време на разтварянето му във вода. За целта използвайте данните от научния експеримент и формулата от технологичните ви карти. Запишете резултатите в работните листове. След това ще сравним получените стойности и ще ги дискутираме заедно.”
Обобщение
“Направените изчисления ни показаха колко точно топлинна енергия е използвана от амониевия нитрат за разтварянето му във вода. Открихме, че в пробите с най-голямо количество сол, температурата се понижи най-много. Това се дължи на факта, че колкото повече амониев нитрат сложим, толкова повече топлина се изисква за разкъсване на кристалната му решетка и следователно температурата на водата става по-ниска.”
Важно!
- Следете работата на учениците и им помагайте с насочващи въпроси, ако срещат затруднения.
За домашна работа възложете на учениците да изследват какво представляват ентропията и енталпията на проведената термохимична реакция.
Инструкции
“За домашна работа всеки от вас самостоятелно трябва да проучи какво представляват ентропията и енталпията на изследваната термохимична реакция. Запишете откритията си в заданията, които ви раздадох.”
Обобщение
“Тази дейност ще ни помогне да осмислим причините за протичане на термохимичните реакции и условията, от които те зависят. Това ще ни помогне по-добре да анализираме резултатите от експеримента в следващия час.”
Важно!
- Насърчете учениците да използват достоверни източници на информация.
