Температура кипіння як властивість речовини

Схема досліду

У цьому досліді учні спостерігають зміну агрегатного стану з рідкого на газоподібний. При цьому учні усвідомлюють, що перехід з рідкого стану в газоподібний відбувається тоді, коли досягнуто температури кипіння (за певного тиску).

Якщо нанести температуру на діаграму, то фазовий перехід (твердий/рідкий або рідкий/газоподібний) виглядає як ділянка зі сталою температурою. Крім того, учні дізнаються, що розчини мають вищу температуру кипіння, ніж чисті розчинники.

Попередні знання

Учні мають знати основні властивості речовин, як-от густину й температуру кипіння. Температура кипіння специфічна для кожної чистої речовини і характеризує її. Для виконання досліду спеціальних попередніх знань не потрібно.

Принцип

Кожна чиста речовина має певну температуру кипіння, яка змінюється, щойно з'являються домішки або речовину змішують з іншою речовиною - як у цьому досліді у вигляді кухонної солі.

Крім того, цей дослід показує, що розчини мають вищу температуру кипіння, ніж чисті розчинники.

Навчальна мета

Учнів слід підвести до фізичного фазового перетворення. Крім того, учні дізнаються, що суміші мають інші температури кипіння порівняно з чистими речовинами, з яких вони складаються.

Завдання

Учні мають спершу повільно нагріти чисту воду, а потім повторити дослід із сумішшю води й кухонної солі. Дехто з учнів, можливо, припустить, що газові бульбашки в киплячій воді - це повітря або вуглекислий газ. Тут можна потримати пробірку над киплячою водою, а потім сконденсувати водяну пару. Це наочно показує, що газові бульбашки, які піднімаються в киплячій воді, складаються з газоподібної води.

• Під час досліду ти маєш носити захисні окуляри!
• Для цього досліду діють загальні вказівки щодо безпечного експериментування на уроках природничих наук!

У цьому досліді використовують гарячу воду. При цьому слід зважати на теплову небезпеку від гарячої води.

У межах загальних заходів безпеки слід уникати небезпеки опіків (наприклад, за допомогою захисного екрана). Якщо гарячих речовин
або поверхонь у досліді уникнути не можна, слід вжити таких захисних заходів:

• Інструктаж учнів, який вказує на небезпеку

Каструлі з киплячою водою

Напевно ти вже колись спостерігав, як воду нагрівають на плиті. Починаючи з певної температури, ти можеш побачити, як у каструлі утворюються маленькі бульбашки й піднімаються у воді. За цієї температури вода починає кипіти, у побутовому мовленні ти кажеш про це «вода кипить». Температуру, за якої вода кипить, називають температурою кипіння. У побуті ти знайдеш приклади, де температура кипіння відіграє роль:

• Прилад для перевірки гальмівної рідини
• Скороварка

1. У наступному досліді ти маєш визначити температуру кипіння води.
2. Перевір, чи може додавання натрій хлориду змінити температуру кипіння води.
3. Яке твоє припущення? За якої температури вода кипить за нормального тиску?
4. Запиши свої спостереження і дай відповіді на запитання в протоколі.

Схема досліду

Щоб перевірити температуру кипіння, ти маєш поставити на нагрівальну плиту склянку з водою і термометром (див. рис.).

Чи маєш ти вже припущення, за якої температури вода кипить за нормального тиску? Запиши його і після досліду порівняй у протоколі, чи мав ти рацію. Для цього ти можеш заздалегідь виконати завдання 1 у протоколі.

Під час виконання досліду слід зважати на небезпеку від гарячих поверхонь і гарячих рідин. Тому не торкайся нагрівальної плити пальцями.

• Візьми склянку, мірний циліндр і (дистильовану) воду (промивалку або ще одну склянку)
• Зваж при цьому на те, щоб не було забруднень (склянка чиста!)

• Наповни склянку приблизно 50 мл води (рис. угорі).
• Зачекай хвилинку і потім виміряй температуру води за допомогою термометра (рис. унизу).

Склянка з водою і термометром

• Обережно нагрівай воду на нагрівальній плиті, доки вона не почне кипіти (див. рис. ліворуч).
• За обережного нагрівання температуру кипіння можна добре визначити.
• Вимірюй для цього температуру щоразу через 60 секунд.
• Дослід закінчено, коли температура лишається однаковою після 5 виміряних значень.
• Запиши собі температуру кипіння чистої води

• Візьми склянку, піпетку, шпатель, годинникове скло і натрій хлорид
• Наповни другу склянку приблизно 50 мл води.
• Відваж бл. 2 г натрій хлориду на годинниковому склі (рис. угорі)

• Візьми годинникове скло з натрій хлоридом і додай натрій хлорид у склянку (рис. унизу).
• Коротко перемішай шпателем або скляною паличкою.

Складання досліду для вимірювання температури кипіння

• Постав склянку з розчином кухонної солі на нагрівальну плиту.
• Обережно нагрівай воду на нагрівальній плиті, доки вона не почне кипіти. Дослід закінчено, коли температура лишається однаковою щонайменше 60 секунд.
• Зніми склянку з розчином кухонної солі з нагрівальної плити і дай воді трохи охолонути. Зважай при цьому на гарячу поверхню склянки (небезпека опіку).
• Відваж ще раз бл. 2 г натрій хлориду і всип його в розчин кухонної солі. Знову нагрій до кипіння і виміряй температуру кипіння.

Запиши свої спостереження і вкажи виміряні температури кипіння

Склянка води

Кухонна сіль

Кристали кухонної солі на нитці зблизька

Трубопровід з азотом, заморожений рідким азотом