Что тяжелее керосин или вода: 1) Почему горящий керосин нельзя тушить водой? 2) Почему курятина не тонет в соленой воде?

Ключевые понятия

• Поскольку плотность является характеристическим свойством вещества, каждая жидкость имеет свою собственную характеристическую плотность.
• Плотность жидкости определяет, будет ли она плавать или тонуть в другой жидкости.
• Жидкость будет плавать, если ее плотность меньше плотности жидкости, в которую она помещена.
• Жидкость утонет, если ее плотность больше, чем у жидкости, в которую она помещена.

Резюме

Учащиеся наблюдают за тремя бытовыми жидкостями, сложенными друг на друга, и делают вывод, что их плотность должна быть разной. Они будут предсказывать относительную плотность жидкостей, а затем измерять их объем и массу, чтобы увидеть, соответствуют ли их расчеты их наблюдениям и прогнозам.

Задача

Учащиеся смогут определить, будет ли жидкость тонуть или всплывать в воде, сравнивая ее плотность с плотностью воды.

Оценка

Загрузите лист с заданиями учащегося и раздайте по одному учащемуся, если это указано в задании. Рабочий лист будет служить компонентом «Оценить» каждого плана урока 5-E.

Безопасность

Убедитесь, что вы и ваши ученики носите подходящие защитные очки. При использовании изопропилового спирта прочитайте и соблюдайте все предупреждения на этикетке. Изопропиловый спирт легко воспламеняется. Держите его подальше от источников пламени или искр.

Материалы для каждой группы

• Баланс
• Спирт изопропиловый, 70% или более
• Вода
• Градуированный цилиндр
• 2 одинаковых высоких прозрачных пластиковых стакана
• 2 чайные свечи

Демонстрационные материалы

• Баланс
• Спирт изопропиловый, 70% или более
• Вода
• Градуированный цилиндр
• 2 одинаковых высоких прозрачных пластиковых стакана
• 2 чайные свечи

Примечания к материалам

Изопропиловый спирт

Демонстрации и упражнения лучше всего работают с 91% раствором изопропилового спирта, который доступен во многих продуктовых магазинах и аптеках. Если вы не можете найти 91-процентное решение, 70-процентное сработает, но ваша свеча может в нем не утонуть. Если это произойдет, не делайте эту демонстрацию. Хотя раствор изопропилового спирта состоит из 91 % спирта и 9 % воды, в рамках данного урока вы можете не принимать во внимание небольшое количество воды.

Весы

Для второй демонстрации нужны простые весы. Одним из самых дешевых является весы Delta Education Primary Balance (21 дюйм), номер продукта WW020-0452 (21 дюйм). Учащиеся могут использовать уменьшенную версию тех же весов Delta Education, Primary Balance (12 дюймов), номер продукта WW020-0452.

1. Проведите две демонстрации, чтобы показать, что разные жидкости имеют разную плотность.

   Материалы

   • Весы
   • Спирт изопропиловый, 70% или более
   • Вода
   • Градуированный цилиндр
   • 2 одинаковых высоких прозрачных пластиковых стакана
   • 2 чайные свечи

   Подготовка учителей

   • Мерным цилиндром отмерьте 50 мл воды и налейте ее в прозрачную пластиковую чашку.
   • Отмерьте 50 мл изопропилового спирта и налейте его в другой такой же прозрачный пластиковый стаканчик.

   Процедура

   1. Демонстрация плотности двух жидкостей с помощью тонущей и плавающей

      1. Поместите чайную свечу в чашку с водой и другую чайную свечу в чашку с алкоголем.
      2. Поднимите две чашки.

   Ожидаемые результаты

   Свеча плавает в воде и тонет в спирте.

   Спросите студентов:

   Что может быть причиной того, что одна свеча всплывает, а другая тонет?

   Объясните, что две свечи одинаковы. Учащиеся должны рассуждать о том, что жидкости должны быть разными и иметь разную плотность. Объясните, что в чашке с плавающей свечой находится вода, а в чашке с тонущей свечой изопропиловый спирт.

   Как вы думаете, эти две жидкости имеют одинаковую или разную плотность?

   Учащиеся должны сделать вывод, что жидкости должны иметь разную плотность. Они могут даже понять, что вода более плотная, а спирт менее плотный, чем восковая свеча.

   Процедура

   1. Определите плотность двух жидкостей, сравнив массы равных объемов.

      1. Выньте свечи из каждой жидкости и скажите учащимся, что каждая чашка содержит одинаковый объем жидкости.

      2. Аккуратно поставьте чашки с водой и алкоголем на противоположные концы весов.

   Ожидаемые результаты

   Вода будет весить больше, чем спирт.

   Спросите студентов:

   Какая жидкость более плотная?

   Учащиеся должны согласиться с тем, что вода более плотная, чем спирт.

   Откуда ты знаешь?

   Так как вода имеет большую массу, чем такой же объем спирта, вода должна быть более плотной.

2. Продемонстрируйте, что жидкости могут плавать или тонуть в других жидкостях, построив столбик плотности из воды, масла и спирта.

   Материалы для демонстрации

   • Градуированный цилиндр
   • Вода
   • Масло растительное
   • Спирт изопропиловый, 70% или более

   Примечание. Если вы хотите, чтобы жидкости были более заметными, добавьте в воду 1 каплю пищевого красителя и еще одну каплю другого красителя в спирт.

   Процедура

   1. Налейте около 15 мл воды в градуированный цилиндр. Постепенно добавить около 15 мл масла. Затем медленно влейте около 15 мл спирта сверху. Жидкости должны образовывать слои в мерном цилиндре.

   2. Покажите учащимся слои жидкости в мерном цилиндре и укажите, что спирт плавает на масле, а вода тонет.

   Ожидаемые результаты

   Спирт плавает на масле, а вода тонет в масле. Вода, спирт и масло образуют хороший слой из-за их плотности, а также потому, что слой масла не растворяется ни в одной из жидкостей. Масло разделяет воду и спирт, чтобы они не растворялись друг в друге.

   Спросите студентов:

   Почему спирт всплывает на масло?

   Они должны сделать вывод, что спирт всплывает, потому что он менее плотный, чем масло.

   Почему вода тонет в масле?

   Вода тонет, потому что она более плотная, чем нефть. Объясните, что, как и твердые тела, жидкости состоят из атомов и молекул, имеющих определенную массу и размер. В зависимости от массы молекул, составляющих жидкость, и от того, насколько плотно они упакованы, жидкости имеют свою плотность.

   В этом упражнении вы сравните массы равных объемов каждой жидкости. Как вы думаете, какая жидкость будет иметь наибольшую массу? Наименьшая масса? Между?

   Учащиеся должны предсказать, что больше всего будет весить вода, меньше всего — спирт, а вес растительного масла будет где-то посередине.

   Раздайте каждому учащемуся лист с заданиями.

   Учащиеся записывают свои наблюдения и отвечают на вопросы о задании в листе задания. Разделы «Объясните это с помощью атомов и молекул» и «Воспримите это» в листе с заданиями будут выполняться в классе, в группах или индивидуально в зависимости от ваших инструкций. Посмотрите на версию листа с заданиями для учителя, чтобы найти вопросы и ответы.

   Перед выполнением упражнения дайте учащимся время ответить на вопросы о демонстрации.

3. Рассчитайте плотность воды, спирта и масла.

   Вопрос для расследования

   Почему вода тонет в масле, а спирт всплывает в масле?

   Материалы для каждой группы

   • Вода
   • Масло растительное
   • Изопропиловый спирт (70% или выше)
   • Градуированный цилиндр
   • Весы в граммах

   Это упражнение предназначено для учащихся, чтобы они могли реально измерить массу и объем и рассчитать плотность каждой жидкости. Подчеркните учащимся, что они должны обязательно точно измерить объем и массу каждой жидкости.

   Процедура

   1. Найдите массу пустого мерного цилиндра. Запишите массу в граммах в таблице на рабочем листе.
   2. Налейте 20 мл воды в мерный цилиндр. Постарайтесь быть максимально точным, убедившись, что мениск находится прямо на отметке 20 мл.
   3. Взвесьте мерный цилиндр с водой. Запишите массу в граммах.
   4. Найдите массу только воды, вычитая массу пустого градуированного цилиндра. Запишите в таблицу массу 20 мл воды.
   5. Используйте массу и объем воды для расчета плотности. Запишите плотность в г/см ³ в таблице.
   6. Выполните шаги 2–5 для спирта, а затем для масла. Обязательно измеряйте масло в последнюю очередь, потому что оно не так легко вымывается из градуированного цилиндра.

   Таблица 1. Объем, масса и плотность воды, спирта и масла

   	Вода	Алкоголь	Масло
   Масса мерного цилиндра + жидкость (г)
   Масса пустого мерного цилиндра (г)
   Масса жидкости (г)
   Плотность жидкости (г/см 3 )

4. Обсудите, поддерживают ли рассчитанные плотности порядок слоев жидкостей в градуированном цилиндре.

   

   Спросите студентов:

   Объясняют ли рассчитанные вами плотности, почему жидкости всплывают и тонут друг в друге? Объяснять.

   Да, вода самая плотная и тонет в масле. Спирт наименее плотный и плавает на масле.

5. Сравните плотность воды, спирта и масла на молекулярном уровне.

   В зависимости от массы и размера молекул, из которых состоят разные жидкости, и от того, насколько плотно они упакованы, жидкости имеют свои характерные плотности.

   Проецировать изображение Масло

   Скажите учащимся, что молекулы масла в основном состоят из атомов углерода и водорода, связанных вместе. Молекулы воды состоят из атомов кислорода и водорода, связанных вместе.

   Проецирование изображения Вода

   Кислород тяжелее и меньше углерода, поэтому объем молекул воды тяжелее такого же объема молекул масла. Это делает воду более плотной, чем нефть. Кроме того, молекулы воды очень сильно притягиваются друг к другу и упаковываются очень близко друг к другу. Это еще одна причина, по которой вода более плотная, чем нефть.

   Проецировать изображение Алкоголь

   Спирт менее плотный, чем масло. Молекулы спирта в основном состоят из атомов углерода и водорода, поэтому они похожи на масло. Но они также содержат атом кислорода, что делает их немного тяжелыми. По этой причине вы можете подумать, что спирт более плотный, чем масло. Но молекулы спирта не очень плотно упаковываются друг в друга. Из-за своей формы и размера молекулы спирта не так эффективно упаковываются, как молекулы масла, что делает спирт менее плотным, чем масло.

6. В качестве демонстрации измените плотность воды так, чтобы тонущий ломтик моркови плавал.

   Вы можете сделать следующее либо в качестве демонстрации, либо в качестве задания, которое могут выполнять учащиеся.

   Материалы

   • Высокий прозрачный пластиковый стакан
   • Вода
   • Ломтик моркови толщиной около ¼ дюйма
   • Соль
   • Ложка

   Процедура

   1. Налейте воду в прозрачный высокий пластиковый стакан, пока он не будет заполнен примерно на ½.
   2. Положите в воду ломтик моркови.

      Спросите студентов:

      Морковь более или менее плотная, чем вода?

      Поскольку морковь тонет, учащиеся должны сделать вывод, что морковь на тяжелее воды.

   3. Добавьте в воду примерно 1 чайную ложку соли и перемешайте. Продолжайте помешивать, пока морковь не всплывет на поверхность соленой воды. Если морковь не всплывает на поверхность, добавьте еще соли и перемешайте.

   Ожидаемые результаты

   Кусочек моркови должен плавать в соленой воде.

   Спросите студента:

   Она более или менее плотная, чем соленая вода?

   Поскольку морковь плавает в соленой воде, учащиеся должны сделать вывод, что морковь менее плотная, чем соленая вода.

   Как добавление соли меняет плотность воды?

   Растворение соли в воде увеличивает как массу, так и объем воды, но массу увеличивает больше. Поскольку D = m/v, увеличение массы в большей степени, чем объема, приводит к увеличению плотности.

   No related posts.