Teadusprojektid teemal Mis külmub kiiremini: vesi või suhkruvesi?

Riigi- ja munitsipaalvalitsused väljastavad teedel sageli soola jäätõrjeainena. See toimib jää sulamistemperatuuri efektiivse alandamisega. See nähtus - tuntud kui külmumispunkti depressioon - annab aluse ka paljudele teadusprojektidele. Projektid võivad varieeruda lihtsast keerukani - koos matemaatiliste ennustustega - sõltuvalt õpilase hinnetasemest. Lisaks sisaldab vajalike seadmete loend ainult kastmepanni ja termomeetrit.

Kui tahked ained lahustuvad vees, moodustavad need väikesed, eraldiseisvad osakesed. Orgaaniliste ainete nagu suhkur puhul koosnevad osakesed üksikutest suhkrumolekulidest. Soolade, näiteks lauasoola, tuntud ka kui naatriumkloriid, puhul koosnevad osakesed soolast moodustavatest laetud ioonidest. Osakeste olemasolu vees häirib veemolekulide võimet seonduda koos tahkiseks, kui vee temperatuur läheneb külmumispunktile. Külmumistemperatuuri langus toimub kõigis vedelikes, mitte ainult vees.

Katsetaja peab pöörama erilist tähelepanu sellele, mida ta täpselt mõõdab ja kuidas ta seda mõõdab. See taandub õigete küsimuste esitamise põhiküsimusele. Kas sel konkreetsel juhul peaks katsetaja muretsema selle üle, mis külmub kiiremini või millise temperatuuriga külmumine toimub? Küsimus, mis külmub kiiremini, tähendab seda, et kui veeproov ja suhkruvee proov paigutataks sügavkülma korraga, siis üks neist külmuks enne teist. Kuid millist teavet see tegelikult annaks? Aine jäätumise kiirus on muude parameetrite hulgas seotud ka lahuse omadustega

instagram story viewer
soojusmahtuvus ja aine kogus. Parem valik oleks sel juhul temperatuuri mõõtmine, mille juures lahused külmuvad see vastab olulisemale küsimusele: kas vees olevad lisandid mõjutavad selle külmumistemperatuuri ja kui jah, siis kuidas palju?

Keemikud ja füüsikud on külmumistemperatuuri languse taga teaduse ja matemaatika hästi sisse seadnud. Edasijõudnutele või neile, kellel on suur huvi matemaatika vastu, on lahuse külmumispunkti languse standardvõrrand delta (T) delta (T) = -k * m, kus k tähistab lahusti molaalset külmumistemperatuuri languskonstandi ja m lahuse molaalsust või osakeste mooli jagatuna kilogrammi lahusti. See näib keerulisem kui tegelikult. Eeldades, et katses kasutatud ainus lahusti on vesi, k = 1,86. Lisaks on suhkru, tuntud ka kui sahharoos, molekulmass 342,3. Külmumistemperatuuri languse võrrand lihtsustub nüüd delta (T) = -1,86 * (sahharoosi grammi / 342,3 / kg vee kohta). Nii et kui näiteks 10 g sahharoosi lahustati 100 ml vees, siis 100 ml = 100 g = 0,100 kg ja delta (T) = -1,86 * (10 / 342,3 / 0,1) = -0,54 kraadi Celsiuse järgi. Seega peaks see lahus külmuma temperatuuril 0,54 kraadi Celsiuse järgi puhta vee külmumistemperatuurist madalamal.

3. sammu võrrandi ümberkorraldamine võimaldaks katsetajal mõõta delta (T) ja seejärel lahendada sahharoosi molekulmassi (MW). See tähendab, et MW = (-1,86 * grammi sahharoosi) / (delta (T) * kg vett). Tegelikult teevad paljud keskkooli ja kõrgkooli keemiatudengid katseid, mille käigus määratakse eksperimentaalselt tundmatu aine molekulmass. Meetod töötab ka keemistemperatuuride osas, välja arvatud juhul, kui k väärtus muutub väärtuseks 0,52.

Teachs.ru
  • Jaga
instagram viewer