Загальна інформація
Застосування
Лабораторний стакан наповнюють шматочками льоду й водою. Після ретельного перемішування вода охолоджується приблизно до 0 °C, і значна частина льоду розтає.
Лід, що лишився, плаває на поверхні. Під льодом установлюється теплова рівновага, яку вимірюють.
Одна з причин цього - так звана аномалія води.
Схема досліду
Інша інформація (1/3)
Попередні знання
Учні та студенти мають бути вже обізнані з хімічними й фізичними особливостями води.
Принцип
Вода має найбільшу густину за 4°C і тому не відповідає загальному закону, за яким густина рідини спадає з підвищенням температури. Говорять про аномалію води.
Інша інформація (2/3)
Навчальна мета
Учні та студенти дізнаються, які наслідки має аномалія води для стану льоду.
Завдання
Учні та студенти вимірюють температуру в лабораторному стакані, у який налито воду й покладено лід, і тлумачать свої спостереження.
Інша інформація (3/3)
Спостереження
Після перемішування температура крижаної води становить від 0°C до 1°C.
Температура біля дна лабораторного стакана поступово зростає й набуває значення приблизно 4°C. (Залежно від товщини шару льоду температура біля дна може бути в межах від 3°C до 5°C.)
У шарі льоду температура становить від 0°C до 1°C. Що далі просувати термометр до дна, то вище зростає температура, аж доки досягне 4°C
Спостереження температури відповідного шару
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія
Температура плавлення льоду становить 0°C. Під час перемішування лід і вода рівномірно змішуються, тож усюди панує однакова температура. Якщо після цього дати склянці спокійно постояти, лід і вода розділяються. Лід плаває зверху, тепліша вода опускається донизу. Температура біля дна повільно зростає, доки не виміряють 4°C.
Це означає: густина льоду менша за густину води за 4°C. Проте в інших дослідах показано, що густина рідини спадає з підвищенням температури. Поведінка води між 0°C і 4°C не відповідає цьому загальному законові. Говорять про аномалію води. Найбільшу густину вона має за 4°C.
У природі ця особливість води має такий наслідок: водойма замерзає згори. Тому й узимку тварини й рослини можуть вижити у воді та в ґрунті.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Лабораторний стакан, боросилікатне скло, висока форма, 600 мл | 46029-00 | 1 | 2 | Мірний кухоль із ручкою, пластик (PP), 1000 мл | 36640-00 | 1 | 3 | Лабораторний термометр, -10..+110°C | 38056-00 | 2 | 4 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=250 мм, d = 10 мм | 02031-00 | 1 | 5 | Тримач для скляної трубки | 05961-00 | 1 | 6 | Підставка для штатива Бунзена, 210x130 мм, h=750 мм | 37694-00 | 1 | 7 | Прямокутний затискач | 37697-00 | 1 |
|---|
Складання та виконання
Складання
Кубики льоду загортають у тканину й розбивають молотком. При цьому мають утворитися шматочки льоду різного розміру.
Приблизно на третину стакан на 600 мл наповнюють льодом і доливають 300 мл холодної води.
Тепер крижану воду одну хвилину добре перемішують термометром і при цьому стежать за кількістю льоду й за температурою. Температуру після перемішування записують. Скільки льоду лишиться після перемішування, залежить від насипаної кількості, розміру шматочків льоду, а також від температури води. Для подальшого перебігу досліду добре, якщо стакан тепер містить приблизно 500 мл крижаної води, а шар льоду має товщину 2 см. Можливо, доведеться дістати або додати лід чи воду.
Штативний стрижень із тримачем для скляної трубки закріплюють на підставці штатива Бунзена (див. наступний слайд)
Виконання
Термометр закріплюють у тримачі для скляної трубки, просувають його впритул над дном лабораторного стакана (рис. праворуч угорі) і приблизно 3 - 5 хвилин стежать за температурою. При цьому обережно витирають конденсат зі скла.
Другий термометр тримають угорі в шарі льоду й вимірюють там температуру. (рис. праворуч унизу). При цьому не перемішують, а чекають на вирівнювання температури.
Потім його поволі просувають донизу і стежать за температурою.
Опрацювання результатів
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання