Може морської води заморозити

Клас Рівень: Середній
Час: чотири 45-хвилинних періодів класу
Вміст Стандарт: NSES фізика, властивості і зміни властивостей матерії.
Океан грамотності Принцип 1e: Більшість з води Землі (97%) знаходиться в океані. Морська вода має унікальні властивості: вона солона, її температура замерзання трохи нижче, ніж прісної води, її щільність трохи вище, його електропровідність значно вище, і це злегка лужну.

Сіль змушує воду замерзати при більш низькій температурі. Морський лід утворюється лише при дуже холодних умовах (наприклад, у районі полюсів Землі) через його солоності (наприклад, наявність розчинених солей).

Це урок і діяльність відноситься до галузі "Фази вода" з великої карти Концепція Водолій: Вода і її візерунки на поверхні Землі

Заняття 1: вміст солі Зміни температури замерзання води

При нормальних умовах звичайної прісної води замерзає і плавиться при 0 ° C або 32 ° F. Якщо вода і лід при 0 ° С, що температура плавлення льоду і замерзання води, то молекули льоду втечу в воду (температура плавлення), і молекули води, захоплює в полон на поверхні льоду ( замерзання).

Коли швидкість заморожування само, як і швидкість танення, обсяг льоду та кількість води не зміниться. Льоду і води, як кажуть, у динамічній рівновазі один з одним, тому немає чистого зміни в будь-якій кількості. Цей баланс буде зберігатися до тих пір, як вода залишається при температурі 0 ° С, або якщо щось станеться на користь одного з процесів над іншим. Наприклад, коли температура води опускається до -10 ° С молекули води рухаються повільніше, тобто вони містять менше тепла. Ці повільніше рухаються молекули води більш легко захоплюються льодом, і заморожування відбувається в більшій мірі, ніж плавки. Оскільки Є більше води, молекул, захоплених льоду (заморожування), ніж Є льоду молекули звертаються до води, кінцевим результатом є те, що кількість води зменшується, а кількість льоду збільшується.

Додавання солі порушує рівновагу. Окремих частинок, які складають сіль (відому як іони) вибудовуються навколо молекул води. При цьому вони щит молекул води від взаємодії між собою, роблячи його менш імовірно, що вони знайдуть один одного і утворюють лід. Це означає, що кількість молекул води, захоплених льоду (замороженого) знижується, так що швидкість заморожування також зменшується. Швидкість танення льодів не змінюється при наявності солі.

Для того, щоб повернути систему в стан рівноваги, де кількість молекул води, які мерзнуть дорівнює числу льоду молекули, які плавлення (пам'ятаєте, що це заморожування / температура плавлення), ми повинні знизити температуру достатньо, щоб сповільнити Молекули води, щоб вони могли стати частиною утворення льоду.

Чим вище концентрація солі, тим нижче замерзання крапель точки. Будь-який іноземний речовини, такі як цукор, спирт, або будь-яких хімічних сіллю, додають у воду, утворює розчин, який буде нижче точки замерзання і танення льоду. Ось чому сіль використовується для танення снігу і льоду на дорогах і тротуарах. Сіль також недорогі і доступні. Плавлення дію сольових форм розсолі, або сильним фізіологічним розчином, який може проникати під поверхню льоду і злежаний сніг. Розсіл запобігає воду від замерзання і зчеплення з поверхнею. Коли лід тане через наявність солі, тепло поглинається. Це називається ендотермічний реакції.

Чи має розмір чи якість солі міститься в розчин впливає заморожування / плавлення, наприклад йодованої кухонної солі в порівнянні з кошерною солі в порівнянні з кам'яною сіллю? Насправді це не важливо, як вони упаковані або оброблені, колись розчинені солі молекули настільки малі в порівнянні з відстанню вони рухаються через рідину, розмір не фактор.

За матеріалами Уорслі Школа Інтернет

The freeze pops are not to be consumed if they are being used in a laboratory experiment. На одного студента Група: 2 пластикових стаканах або подібних судин, колотий лід, 2 розморожені "заморозити спливає", мірний стаканчик, термометр, міліметровий папір, кам'яна сіль, баланс Лабораторії Нагадування безпеки: заморожування з'являється не для споживання, якщо вони в даний час використовується в лабораторному експерименті. Крім того, використання пластмасових стаканчиків або совок для розповсюдження подрібнений лід, не використовуйте скляний стакан, щоб викопати лід.

Ця діяльність вимагає значної кількості подрібненого льоду. Передбачається, що мішки з льодом бути придбані (якщо не доступний на сайті) і зберігати в холодильнику. Поширення матеріалів для кожного студента групи.

Обговоріть, чому сіль-крижаний суміші, отриманої низькій температурі, ніж лід, без додавання солі.

Пояснення: розчинення солі у воді знижує температуру, при якій вода замерзає, або, при якій лід тане. Танення льоду бере теплову енергію з навколишнього середовища, і в цьому випадку тепло від розморожених "заморозити поп" переноситься на холодну суміш розсолу, допомагаючи заморозити ескімо. Швидкість, з якою лід тане залежить від швидкості, з якою теплової енергії потоків в - тим більше різниця температур, тим швидше теплообмін буде. Коли лід тане, кількість тепла, передача 80 калорій на грам води, незалежно від солоності. Якщо лід сіллю, вона буде плавитися при нижчій температурі, і буде холодніше, ніж танення льоду без солі на ньому.

Як можуть бути використані солі для харчових перевезень? (Наприклад, вантажних і рефрижераторних вагонів використання льоду і солі, щоб охолодити продукти.)

Попросіть учнів подумати про інших програмах солі льоду взаємодії призначена для промислового використання або використовує навколо свого будинку чи району. Студенти, можливо, використовували сіль deice тротуари та під'їзні шляхи. Попросіть учнів описати будь-які зауваження, які вони бачили, солі і льоду взаємодії, або як вони можуть використовувати ці принципи у своєму житті.

Обговоріть, чому океани, як правило, замерзає при більш низькій температурі, ніж прісноводні водойми.

Захід 2

Морський лід Морський лід просто замороженої води океану. Він утворює, росте, і тане в океані. Морський лід форми в полярних океанах, таких, як Арктика (північ) і Антарктики (південь). В Арктиці є постійне маси льодів, що покривають область. Майже всі з Південного океану або антарктичного морського льоду "сезонний лід", або воно тане і реформ на рік. Хоча арктичні і антарктичні льоди має життєво важливе значення для морських ссавців і птахів, для яких вона є середовищем проживання, морського льоду в Арктиці мабуть, грає більш важливу роль у регулюванні клімату.

Морський лід утворює кордон між відносно теплим океаном і охолоджувача атмосфери. Морський лід плаває з тієї ж причини лід плаває в склянку. Він менш щільною в твердій фазі, ніж в рідкій фазі. Хоча морський лід з солоної морської води, солі молекул відхиляються назад в рідину, як утворюється лід, в результаті чого солоний розчин. Існує не так багато місця для солі молекул потрапити в халепу в згуртована структура льоду. Морський лід, як звичайний лід, складається з атомів кисню і водню, які з'єднані разом, щоб сформувати жорстку сітку або решітку. Водневий зв'язок забезпечує льоду з його унікальними властивостями. В усіх відомих форм льоду, молекули води зберігають свою ідентичність, на відміну молекул і зв'язок з іншими молекулами водневих зв'язків. Айсберги, льодовики, льодовикові щити і шельфові льодовики, все відбувається на землі (на відміну від морського льоду). Айсберги уламки льодовиків, які сталися з маси снігопаду на суші.

Так чому ж морських льодів і айсбергів важливо для вчених і для вас? Хоча морського льоду відбувається насамперед у полярних регіонах, це впливає на нашу глобальну льоду climate.Sea важливо, тому що він регулює обмін тепла, вологи і солоності в полярних океанах. Це ізолює відносно теплою океанської води від холодних полярних атмосферу винятком випадків, коли тріщини, або приводить в лід дозволяють вести обмін тепла і водяної пари з океану в атмосферу в зимовий період. Морський лід впливає на рух океанських водах. Вона також може бути перешкодою для нормальних судноплавних маршрутів по Північному морському шляху і Північно-Західний прохід. Морський лід також впливає на клімат через високий альбедо або відбивна здатність. Нарешті, дика природа і люди покладаються на морський лід, щоб полювати і travel.Glaciers може містити відомості про наслідки глобального потепління через їх чутливості до температурних коливань. Збільшення айсберга отелення є важливим індикатором кліматичних змін. Супутникова зйомка дозволила вченим спостерігати, як айсберги в віддаленому куточку Антарктики може призвести до порушення всієї морської екосистеми.

За статтю «Супутникові знімки показує, як айсберги впливають на продовольчу ланцюг Антарктиди" Візит http://news-service.stanford.edu/news/2002/april24/icebergs-424.html. Для отримання додаткової інформації про те, як вчені вивчають полярні льоди формування відвідати http://nsidc.org/sotc/sea_ice.html. Для візуального підручник з молекулами води і льоду відвідати http://www.edinformatics.com/math_science/water_ice.htm.

За матеріалами Національного центру снігу і льоду даних

На одного студента Група: 230 грамів звичайної харчової солі, залишки, контейнери / Човни для вимірювання солі, закінчив циліндрів, 2 пластикових кубиків льоду лотків з розділеними розділи водонепроникний (важливо, що вони є стандартними лотками куба і не буде створювати незвичайні форми), натисніть води, термометр, 12, склянки (не менше 300 мл) або вирізати 2L пластикових пляшок соди, метричні лінійки, міліметровий папір, харчовий барвник (постачається окремо) кольору кубиків льоду, які будуть використовуватися в плавучості діяльності, земна куля буде корисно під час обговорення.

Студенти повинні мати доступ до морозильної камери.

Використання другий набір рішень (A - D), які були встановлені в стороні від діяльності 2, провести серію тестів плавучості. На даних діаграми ( натисніть для доступу до "плавучості Експеримент" таблиці ), тестування і запис того, наскільки добре кожен вид льоду * (A, B, C, D) плаває в кожне рішення (A, B, C, D). Студенти повинні використовувати своє власне судження про те, як кваліфікувати відносну плавучість "айсберги" в кожному рішенні. (Учитель може запропонувати кількісні оцінки з використанням метрики лінійку для вимірювання в міліметрах видиму висоту льоду вище і нижче ватерлінії. Перетворення цих вимірів у відсотках до відповідальності за розбіжностей в однорідності розмірів і форми льоду.) * Це може бути корисно спочатку додати харчовий барвник, щоб ці кубики льоду, щоб допомогти видимості, проте, як лід тане, колір буде неясним зору.

Хто-небудь рішення не замерзнути? Якщо так, то які? Складіть список пояснення на дошці, як студенти розробки про те, чому цей не замерзнути. (Хоча це залежить від умов експерименту, висока концентрація солі ",", швидше за все, не повністю замерзають. Високо сольові розчини, такі як це називають "розсіл".)

Яке рішення було вперше, щоб заморозити (як правило, "D" є першим, щоб заморозити)? Чому? Складіть список пояснення на дошці, як студенти вдаватися в подробиці.

Поясніть, що відбувається з здатність води, щоб заморозити, як ви додаєте все більше і більше солі. Графічно результати повинні допомогти студентам у їх пояснення. (Чим вище солоність, тим більше часу потрібно, щоб заморозити. Це тому, що вище солоність, тим нижче точки замерзання.)

ДОДАТКОВО: Щоб отримати доступ до інтерактивної анімації, що зображують взаємодія льоду, води і розчинених речовин (наприклад, сіль), відвідати «Загальна хімія Інтернет!" веб-сторінки: "Чому сіль розтопити лід"? (Див. тут ). Підніміть і опустіть температуру і "додати розчинена речовина", натиснувши на банер нижче "танці" молекул води. Запитайте студентів, як ця анімація пов'язана з їх результатами експерименту.

У групи обговорюють чи дані підтверджують свої первинні гіпотези про солоності. (Студенти, можливо, були здивовані тим, що солона вода замерзає повільніше, ніж прісної води і, коли вміст солі досить висока, не може замерзнути на всіх.)

У групи обговорюють чи дані підтверджують свої первинні гіпотези про плавучості. Вони будуть здивовані, дізнавшись їх кубиками льоду найбільш плавучої в солоний розчин "," в цьому випадку. Багато хто не будуть вже здогадалися, що всі кубики льоду були б вільні від солі і таким чином "льоду типу" не впливає плавучість. Крім того, вони не могли здогадатися, що розмір кубиків льоду не впливає на відсоток вище і нижче ватерлінії.

Попросіть учнів дизайн експерименту, який допоможе їм визначити солоність кубики льоду з морської води. Дегустація не повинна бути прийнята в якості методу або стратегії!

Чи є льоду, що утворився з солоній воді солоний або свіжий? (Fresh.) Як це пов'язано з морського льоду і айсбергів в Арктиці й Антарктиці? (. Обидва морських льодів і айсбергів в основному без солі) Натисніть тут, щоб подивитися: "Морський лід фотографій з Арктики" і "Айсберг фотографій з Антарктики". Як ви можете пояснити відмінності в їх зовнішньому вигляді? (Морського льоду показали тонше і лестити, сформувавши з морської води; айсбергів великі і шаруваті з багаторічного накопичення снігу.) Як потепління клімату впливають на формування морського льоду? Які наслідки це могло б надати на людей і тварин, які живуть в полярних регіонах? Як потепління вплине отелення льодовиків в океан (тобто, освіта айсбергів)?

Захід 1 адаптована з дозволу діяльності Інституту Сіль "Сіль:. Сутність Життя" Захід 2 запозичений з Каліфорнійського університету морських наук Центру OceanGLOBE "Щільність і солоність План уроку". Питання та коментарі? Контакт Аннет deCharon, старший педагог науки і Водолій EPO Manager.