Інформація для вчителів
Застосування
Теоретичний хід температурної кривої натрій тіосульфату
Вимірюють хід температури під час плавлення натрій тіосульфату та подальшої його кристалізації. При цьому чітко видно, що для процесу плавлення потрібна теплота. Температура не зростає, доки не розплавиться вся сіль.
Під час кристалізації ця теплота вивільняється знову. Особливо виразно це видно, коли розплав спершу переохолоджують, і він раптово кристалізується від внесення зародка кристалізації. При цьому температура знову піднімається до температури плавлення.
Вказівки щодо складання і виконання
Вказівки щодо складання та виконання
Термометр, що приплавився в пробірці, можна вивільнити нагріванням і повторним плавленням натрій тіосульфату.
Розчинний у воді натрій тіосульфат можна утилізувати зі стічними водами.
Під час вимірювання кривої плавлення температурний датчик не слід рухати, щоб крива вийшла гладенькою . За потреби його варто закріпити окремо ще одним універсальним затискачем.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні мають знати різні агрегатні стани. Має бути відома також будова речовини на молекулярному рівні, щоб можна було витлумачити перехід, наприклад, між твердим і рідким станами. Має бути відомий і закон збереження енергії, щоб з вирівнювання температурної кривої учні могли зробити правильний висновок. Учнівству має бути звичним безпечне експериментування з бутановим газовим пальником.
Принцип
Дослід показує зміну температури натрій тіосульфату під час фазового переходу між рідким і твердим станами та навпаки. Перехід між агрегатними станами супроводжується зміною внутрішньої енергії. Відповідно, під час фазового переходу температура лишається сталою, хоча теплову енергію й далі підводять.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Учні дізнаються, що зміна температури сольового розплаву за сталого тиску спричиняє зміну агрегатного стану і що ця зміна потребує енергії.
Завдання
Нагрівай натрій тіосульфат, доки він не розплавиться, і дай йому знову охолонути. Виміряй хід температури залежно від часу за рівномірного підведення чи відведення теплоти.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Щодо H- і P-фраз звіряйся з паспортом безпеки відповідного реактиву.
Інформація для учнів
Мотивація
У грілці для рук використовують теплоту кристалізації натрій тіосульфату
Магічна теплота - що відбувається під час плавлення та кристалізації?
Узимку, коли надворі крижаний холод, грілки для рук чи теплові подушечки справді зручні. Якщо вміст саме перебуває в рідкому стані, простим перегином металевої пластинки за лічені секунди можна дістати гарну теплу подушечку для зігрівання. При цьому рідина, якою є, зокрема, натрій тіосульфат, усередині твердне. Тепер постає питання, що саме там відбувається під час кристалізації. Це ти й дослідиш у цьому досліді, знімаючи температурну криву натрій тіосульфату. При цьому під лупу візьмуть не лише процес кристалізації, а й плавлення.
Завдання
Нагрівай натрій тіосульфат, доки він не розплавиться, і дай йому знову охолонути. Виміряй хід температури залежно від часу за рівномірного підведення чи відведення теплоти.
Схема досліду
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Cobra SMARTsense - температура, −40 … 125 °C (Bluetooth) | 12903-00 | 1 | 2 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 | 3 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=600 мм, d = 10 мм | 02037-00 | 1 | 4 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 | 5 | Кільце із затискачем, внутр. діам. 10 см | 37701-01 | 1 | 6 | Універсальний затискач | 37715-01 | 1 | 7 | Дротяна сітка з керамікою, 160 x 160 мм | 33287-01 | 1 | 8 | Стрижень - мішалка | 04404-10 | 1 | 9 | Ложка-шпатель, пластмаса | 38833-00 | 1 | 10 | Мензурка, низька, 250 мл | 46054-00 | 1 | 11 | Мензурка, низька, 400 мл | 46055-00 | 1 | 12 | Пробірка, Duran®, d = 30 мм, l = 200 мм, 1 шт. | 36304-01 | 1 | 13 | Бутановий пальник Labogaz 206 | 32178-00 | 1 | 14 | Бутановий картридж, без вентиля, 190 г | 47535-01 | 1 | 15 | Натрій тіосульфат пентагідрат, 500 г | 30169-50 | 1 | 16 | Кульки для кипіння, 200 г | 36937-20 | 1 | 17 | measureAPP - безкоштовне вимірювальне програмне забезпечення для всіх пристроїв | 14581-61 | 1 |
|---|
Складання (1/2)
Для вимірювання датчиками Cobra SMARTsense потрібен PHYWE measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Складання (2/2)
Схема досліду
- Склади штатив так, як показано на рисунку ліворуч.
- Наповни пробірку натрій тіосульфатом на висоту приблизно 3 см.
- Закріпи пробірку в універсальному затискачі й опусти її в мензурку настільки, щоб натрій тіосульфат був повністю оточений водою.
- Устав температурний датчик у пробірку так, щоб він контактував із натрій тіосульфатом.
- Наповни мензурку на 400 мл приблизно 300 мл холодної води й тримай її напоготові поряд зі своєю установкою.
Виконання (1/2)
Увімкни свій Cobra SMARTsense-Temperature. Відкрий застосунок «measure» . Вибери температурний датчик.
У налаштуваннях постав частоту опитування 1 Гц.
1. Плавлення
Запусти запис результатів вимірювань у measureApp . Він записуватиме одне значення температури щосекунди.
Запали пальник і постав його під мензурку на 250 мл.
Під час нагрівання більше не рухай датчик.
Коли вода почне кипіти, можеш прикрутити пальник настільки, щоб вода ледве продовжувала кипіти.
Загаси пальник, коли весь натрій тіосульфат у пробірці розплавиться.
Виконання (2/2)
2. Кристалізація
Вийми пробірку разом із датчиком з універсального затискача.
Постав пробірку з датчиком у мензурку з холодною водою.
Якщо температура впала нижче за 35 °C, а кристали ще не утворилися, то вкинь у пробірку кристал натрій тіосульфату й зачекай хвилинку.
Коли температура нарешті знову почне падати в бік початкової,
можеш завершити вимірювання і зберегти його .
Протокол
Завдання 1
Теоретичний хід температурної кривої натрій тіосульфату
Питання
Завдання 2
Устав правильні слова в текст, щоб за результатами досліду сформулювати загальне співвідношення «якщо - то». У цьому досліді стає зрозуміло, що для фазового переходу між ____ станами потрібна теплова енергія. Тоді як фазовий перехід між ____ станами теплову енергію вивільняє. Загалом можна сказати: якщо зв'язок між атомами стає ____, то енергію підводять, а якщо він стає ____, то енергія вивільняється.
Завдання 3
Питання
Кипляча вода перебуває в агрегатних станах твердому й рідкому.