26. OD JAKICH CZYNNIKÓW ZALE Y WIELKOŒÆ KROPLI? 1. Realizowane treœci podstawy programowej Przedmiot Matematyka Fizyka Chemia Realizowana treœæ podstawy programowej Uczeñ: 9.1 interpretuje dane przedstawione za pomoc¹ tabel, diagramów s³upkowych i ko³owych, wykresów Uczeñ: 1.6. pos³uguje siê pojêciem przyspieszenia do opisu ruchu prostoliniowego jednostajnie przyspieszonego 3.3. pos³uguje siê pojêciem gêstoœci 3.4. stosuje do obliczeñ zwi¹zek miêdzy mas¹, gêstoœci¹ i objêtoœci¹ cia³ sta³ych i cieczy, na podstawie wyników pomiarów wyznacza gêstoœæ cieczy i cia³ sta³ych 3.5. opisuje zjawisko napiêcia powierzchniowego na wybranym przyk³adzie 5.6. prowadzi obliczenia z wykorzystaniem pojêæ: stê enie procentowe, masa substancji, masa rozpuszczalnika, masa roztworu, gêstoœæ; oblicza stê enie procentowe roztworu nasyconego w danej temperaturze (z wykorzystaniem wykresu rozpuszczalnoœci) 2. Kszta³cone kompetencje Doœwiadczalne wyznaczenie wielkoœci (objêtoœci) kropli ró nych substancji, przy u yciu ró - nych zakraplaczy. 3. Cele zajêæ blokowych Doœwiadczalne wyznaczenie wielkoœci (objêtoœci) kropli ró nych substancji, przy u yciu ró - nych zakraplaczy. 4. Oczekiwane osi¹gniêcia ucznia strona 4 pos³uguje siê sprzêtem i szk³em laboratoryjnym, planuje eksperyment, otrzymuje roztwór o okreœlonym stê eniu, wyci¹ga wnioski z przeprowadzonych eksperymentów.
5. Przyk³adowe rozwi¹zania Uczniowie powinni byæ podzieleni na grupy 2 lub 3 osobowe. Poni ej przedstawiono wykaz pomocy dla jednej grupy. 1. Wykaz pomocy dydaktycznych dla jednej grupy uczniów Lp. Pomoc dydaktyczna do przeprowadzenia eksperymentu Iloœæ sztuk 1 cylinder miarowy (o mo liwie ma³ej objêtoœci) 1 2 waga 1 3 chlorek sodu 2 g 4 zakraplacze 2 5 woda destylowana (w zlewce) 30 cm 3 6 p³yn do mycia naczyñ (np. Ludwik) 2 krople 7 gliceryna (w zlewce lub kubeczku) 3 cm 3 8 zlewka lub kubeczek 2 9 kalkulator 1 2. Proponowany przebieg zajêæ z rozliczeniem czasowym Lp. Opis kolejnych dzia³añ Uwagi do realizacji dla nauczyciela Czas trwania w min 1 Podzielenie uczniów na grupy, przypomnienie przepisów BHP, Regulaminu Pracowni. 10 2 Przygotowanie r-r NaCl. 10 3 Zbadanie kropli wody destylowanej. 12 4 Zbadanie kropli wody destylowanej z p³ynem do mycia naczyñ. 12 5 Zbadanie kropli 20% NaCl. 12 6 Zbadanie kropli gliceryny. 10 7 Wnioski i pytanie teoretyczne o wp³yw grawitacji. 10 8 Kalkulacja kosztów, ankiety, sprz¹tanie. 12 Ca³kowity czas trwania jednostki 90 strona 5
Na poni szych zdjêciach przedstawiono kilka rodzajów zakraplaczy. Wskazane jest, aby ka da z grup, przeprowadzaj¹cych eksperyment, posiada³a co najmniej 2 ró ne zakraplacze. W przypadku niektórych z nich (zintegrowany z butelk¹ oraz kapilarny) nie jest mo liwe wykonanie eksperymentu z gliceryn¹ (zbyt wysoka gêstoœæ i lepkoœæ) uczniowie sami powinni dojœæ do tego wniosku. Uczniowie mog¹ dokonywaæ pomiarów, wkraplaj¹c ciecz do cylindra miarowego licz¹c krople, a nastêpnie odczytaæ objêtoœæ wkroplonej cieczy (np. 1 lub 2 cm 3 ). Dziel¹c wkroplon¹ objêtoœæ przez liczbê kropel, otrzymaj¹ objêtoœæ 1 kropli. Drug¹ metod¹ jest wkraplanie do naczynia umieszczonego na wadze. Obliczenia s¹ podobne, jednak e nale y przeliczyæ masê cieczy na objêtoœæ, z wykorzystaniem gêstoœci. Ka dy pomiar powinien byæ powtarzany co najmniej 2- lub 3-krotnie, a nastêpnie uczniowie powinni obliczyæ œredni¹ wielkoœæ kropli dla danej cieczy i zakraplacza. Uwaga, je eli do pomiarów bêdzie wykorzystany cylinder miarowy, nale y zwróciæ uwagê na ró ne kszta³ty menisków cieczy. Uwa aæ nale y, aby nie zanieczyœciæ detergentem pozosta³ych roztworów zakraplacz musi byæ dok³adnie wyp³ukany. W podsumowaniu czêœci doœwiadczalnej uczniowie powinni dojœæ do wniosków, e: wielkoœæ kropli zale y od zakraplacza (dok³adniej od powierzchni kontaktu kropli z zakraplaczem), od rodzaju cieczy, a dok³adniej, przede wszystkim, od napiêcia powierzchniowego (p³yn do mycia naczyñ obni a napiêcie powierzchniowe) a tak e od gêstoœci cieczy. W ostatniej czêœci znajduj¹ siê jeszcze dwa pytania, udzielenie odpowiedzi na nie uzmys³owi uczniom, e wielkoœæ kropli zale y równie od wielkoœci si³y grawitacji, np. w kosmosie mo e uzyskaæ bardzo du e krople. strona 6
6. Karta pracy ucznia Drogi Uczniu! Twoim dzisiejszym zadaniem bêdzie zmierzenie, jak¹ objêtoœæ zajmuje kropla i od jakich parametrów wielkoœæ tej kropli zale y. Z kroplami masz do czynienia bardzo czêsto np. obserwuj¹c opady deszczu, odmierzaj¹c ró ne substancje (np. leki, witaminy czy aromaty spo ywcze przy pieczeniu ciasta). W chemii bardzo wiele substancji dodaje siê kroplami. Cecha charakterystyczn¹ kropli jest, i z pewnym przybli eniem krople tej samej substancji, wytwarzane w tych samych warunkach s¹ zawsze tej samej wielkoœci. Wszystkie potrzebne odczynniki oraz szk³o laboratoryjne zosta³y przygotowane przez nauczyciela i masz je teraz przed sob¹, na stole. Na dzisiejszych zajêciach, za pomoc¹ kroplomierza, bêdziesz mierzy³ objêtoœæ kropli nastêpuj¹cych substancji: nazwa substancji przybli ona gêstoœæ woda destylowana 1,00g/cm 3 woda destylowana z odrobin¹ p³ynu do mycia naczyñ w celu zmniejszenia napiêcia powierzchniowego 1,00 g/cm 3 20% wodny roztwór chlorku sodu 1,15g/cm 3 gliceryna 1,26g/cm 3 Roztwór 20% chlorku sodu musisz przygotowaæ samodzielnie. Wystarczy, jeœli sporz¹dzisz 10 gramów takiego roztworu. Przedyskutuj z nauczycielem, w jaki sposób zamierzasz przeprowadziæ doœwiadczenia. Wyniki pomiarów i obliczenia odnotowywuj poni ej. 1) Sporz¹dzenie roztworu chlorku sodu. 2) Badanie wielkoœci kropli wody destylowanej. strona 7
3) Badanie wielkoœci kropli wody destylowanej z p³ynem do mycia naczyñ. 4) Badanie wielkoœci kropli 20% wodnego roztworu chlorku sodu. 5) Badanie wielkoœci kropli gliceryny. Wnioski z przeprowadzonych doœwiadczeñ: Objêtoœæ kropli zale y od:......... strona 8 6) WyobraŸ sobie, e znajdujesz siê w windzie, która porusza siê w górê ruchem jednostajnie przyspieszonym, o wartoœci przyspieszenia równej wartoœci przyspieszenia ziemskiego g 9,81m/s 2. Czy krople uzyskane w tak poruszaj¹cej siê windzie bêd¹ mniejsze, czy wiêksze od tych, które otrzymywa³eœ dzisiaj w pracowni?... Teraz wyobraÿ sobie, e winda zaczyna swobodnie spadaæ, a wiêc porusza siê ruchem jednostajnie przyspieszonym o wartoœci przyspieszenia równej wartoœci przyspieszenia ziemskiego g 9,81m/s 2. Jakiej wielkoœci krople uda Ci siê teraz uzyskaæ? Bêd¹ wiêksze czy mniejsze?... Wniosek, wielkoœæ kropli zale y równie od...
Kalkulacja kosztów wykonania eksperymentu Lp. Pomoc dydaktyczna Iloœæ sztuk Cena jednostkowa Cena ³¹czna Suma kosztów Oszacowanie kosztów pracy Lp. Zadanie Czas wykonania (h) Liczba osób ¹cznie osobogodzin pracy Cena osobogodziny pracy (z³) Koszt 1 2 3 Suma: strona 9