concepts clés
Chimie
température
solide
liquide
Point de congélation
Introduction
Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi les glaçons de votre boisson froide deviennent progressivement plus petits ou pourquoi leur surface devient plus lisse à mesure qu’ils fondent? La glace fond-elle toujours de cette façon?
dans cette activité, vous utiliserez des ballons d’eau pour créer des boules de glace géantes et observer comment elles fondent. Pouvez-vous prédire l’effet qu’un peu de sel aura sur votre boule de glace géante?,
contexte
toute la matière est constituée de minuscules particules, et la température est une mesure de la quantité de mouvement de ces minuscules particules. Même les particules dans un solide comme la glace se déplacent – elles vibrent. Mais parce qu’ils ont froid, ils ne se tortillent pas beaucoup et peuvent s’accrocher les uns aux autres. Dans le cas de l’eau, les particules s’organisent en réseau régulier.
lorsque la glace est entourée d’air ou de liquide, à température ambiante, elle absorbe la chaleur de son environnement. En conséquence, les minuscules particules dans la glace commencent à vibrer davantage., Ceux au bord pourraient se détacher et couler librement sur et à côté de l’autre et la glace. À ce stade, l’eau et la glace coexistent. Il s’agit d’un processus actif—certaines particules se détachent tandis que d’autres se fixent au solide. Parce que les environs sont à une température plus élevée, plus de se détacher que de se rattacher pour que nous voyions la glace fondre. Pour l’eau pure, cette coexistence de l’eau et de la glace se produit à 32 degrés Fahrenheit (0 degrés Celsius). Lorsque les environs sont plus froids, la chaleur s’écoule vers les environs, refroidissant les particules d’eau., En conséquence, plus de particules s’attachent au réseau et nous voyons la glace se développer.
lorsque le sel de table (chlorure de sodium) est dissous dans l’eau, ses atomes de sodium et de chlorure sont ajoutés aux particules d’eau. Ceux-ci rendent plus difficile pour les particules d’eau de s’organiser dans un réseau régulier et de se solidifier en glace. C’est pourquoi vous devez refroidir l’eau salée bien en dessous de 32 degrés F avant qu’elle ne devienne de la glace.
lorsque la glace pure est entourée d’une solution d’eau salée à température ambiante, les particules au bord de la glace absorbent la chaleur, se détachent et s’écoulent librement., Dans le même temps, certaines particules d’eau pourraient essayer de se rattacher. Les particules de sodium et de chlore seront-elles gênantes, ce qui rendra plus difficile le rattachement des particules d’eau à la glace et fera fondre la glace plus rapidement? Au cours de cette activité pour le savoir!,eezer
Préparation
- la veille de l’activité remplissez un ballon d’eau, attachez-le avec un nœud et congelez-le pendant la nuit., Congelez au moins deux ballons pour chaque personne faisant l’activité.
- juste avant de commencer l’activité, remplissez une tasse d’eau et ajoutez du colorant alimentaire.
- Choisissez une zone qui peut être mouillée pour faire l’activité.
procédure
- mettez les mitaines du four et récupérez les deux ballons d’eau congelés du congélateur.
- Décollez la peau du ballon pour vous retrouver avec deux boules de glace. (Certaines boules de glace pourraient être en forme de poire plutôt qu’une boule—c’est très bien.,)
- placez chaque boule de glace sur une petite assiette et placez-les l’une à côté de l’autre. Que pensez-vous qu’il se passera si vous saupoudrez de sel sur la boule de glace?
- saupoudrer environ une huitième cuillère à café de sel sur le dessus de chaque boule de glace, ajouter quelques gouttes d’eau colorée pour humidifier le sel et observer.
- Attendre quelques minutes. Ce qui se passe? Est-ce ce que vous avez prédit?
- égouttez plus d’eau colorée sur le dessus de la boule de glace à gauche. Laissez l’autre intact., Pensez-vous qu’une balle fondra plus vite que l’autre? Si oui, laquelle et pourquoi?
- observez et égouttez de l’eau par intermittence sur la balle gauche, laissant l’autre intacte. Utilisez votre compte-gouttes, baster ou seringue pour aspirer l’eau recueillie dans la plaque et l’égoutter sur la boule de glace gauche. Vous devrez peut-être jeter l’eau de la plaque lorsqu’il semble qu’elle puisse déborder. Une balle fond-elle plus vite que l’autre? Pourquoi pensez-vous que c’est le cas?,
- saupoudrer de temps en temps plus de sel sur les deux boules de glace, suivi de quelques gouttes d’eau colorée pour mouiller le sel. Que se passe – t-il lorsque vous ajoutez plus de sel?
- pouvez-vous voir des motifs apparaître dans la glace? Si oui, les motifs sur les deux boules de glace sont-ils similaires? Pouvez-vous expliquer ce que vous observez?
- Extra: amusez-vous à ajouter du colorant alimentaire, du sel et de l’eau. Pouvez-vous faire de beaux motifs?
- Extra: tenez une lampe de poche derrière vos boules de glace fondantes et voyez comment les motifs s’allument.,
- Extra: Explorez d’autres scénarios, tels que saupoudrer de sel sans ajouter quelques gouttes d’eau ou faire couler de l’eau salée sur les boules de glace. Ces changements ont-ils un impact différent sur la glace? Pourquoi pensez-vous serait-ce le cas?
Observations et résultats
avez-vous vu comment la glace fond plus rapidement là où elle est en contact avec du sel humide? Des courants d’eau fondue sont-ils apparus sur la boule de glace gauche et des cavernes profondes ont-elles percé la glace de l’autre boule?
Quand la glace fond, l’eau et la glace coexister., Parce que les particules de sel rendent plus difficile le gel des particules d’eau sur la glace, la glace qui est en contact avec le sel dissous fond plus rapidement. Lorsque l’eau salée coule sur la surface, elle fait fondre la glace sur son chemin, créant des canaux, comme des rivières, sur la surface de la boule de glace. Lorsque l’eau salée est piégée à un endroit, comme dans le cas de la boule de glace à droite, elle érode un chemin vers le bas dans la glace, créant des crêtes ou des pics pointus. Le colorant alimentaire rend ces motifs plus visibles.,
lorsque le sel est saupoudré sur la glace sans ajouter d’eau, le sel se dissout dans l’eau de fonte et a le même effet—il ne faut qu’un peu plus de temps pour voir les résultats.,
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