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El Punto de Fusión

¡Explore! Mundos De Hielo!

Descripción general

En esta actividad de acompañamiento de 15 minutos a la temperatura del hielo a (N)!, equipos de niños de 8 a 13 años predicen qué cubo de hielo se derretirá más rápido, uno espolvoreado con sal o uno sin sal. Después de hacer sus predicciones, los niños vierten sal en un cubo de hielo y dejan el otro sin tocar, luego observan durante dos minutos para ver si sus predicciones eran correctas. Los niños aprenden que agregar sal u otras sustancias al hielo reduce el punto de fusión del hielo. Finalmente, ¡pusieron a prueba sus conocimientos haciendo helados!

¿Cuál es el punto?

  • El agua puede existir en diferentes estados; el hielo es el estado sólido del agua.
  • El punto de fusión del hielo de agua pura es de 32 ° F (0 ° C).
  • Agregar sal u otras sustancias al hielo reduce el punto de fusión del hielo.

Materiales

Para cada niño

  • Su Diario de Investigador de Hielo
  • 1 lápiz o bolígrafo
  • 1 bolsita Ziploc (1 cuarto)
  • 1 bolsita Ziploc (1 galón)
  • 1 cucharada de azúcar
  • 1/2 taza de leche
  • 1/4 de cucharadita de li>
  • 2 cucharadas de sal de roca
  • Cubitos de hielo suficientes para casi llenar la bolsa de galones
  • 1 cuchara de plástico

Para cada grupo de 4 a 6 niños:

  • 1 plato de Poliestireno
  • 2 cubos de hielo
  • 1/4 de cucharadita de sal
  • taza Pequeña de sal
  • toalla de Papel
  • Lupa (opcional)

Para el facilitador:

  • información de Fondo

Preparación

  • Pre-medir la sal y el lugar en pequeñas tazas
  • Considere la posibilidad de pre–mezcla el helado ingredientes

Actividad

1. Pida a los niños que predigan lo que sucederá cuando se rocíe sal en un cubito de hielo. Pídales que anoten sus predicciones en su Diario de Investigadores de Ice.

2. Divida a los niños en equipos de cuatro a seis e invítelos a realizar un experimento que pondrá a prueba sus predicciones.

3. Distribuya los materiales, incluido el plato, la sal, dos cubitos de hielo y una lupa a cada equipo.

4. ¡Que comience el derretimiento! Invite a los niños a espolvorear sal encima de uno de sus cubitos de hielo, teniendo cuidado de no poner sal en el segundo cubo. Pídales que observen sus cubos durante unos dos minutos y que registren sus hallazgos en sus Diarios de Investigadores de Hielo.

Nota del Facilitador: Los cambios de temperatura pueden hacer que el agua cambie de estado, y estos cambios ocurren a temperaturas específicas. Transiciones de agua dulce entre los estados sólido y líquido a 32°F (0 ° C) al nivel del mar. El hielo de agua pura se derrite y cambia de estado de sólido a líquido (agua) a temperaturas por debajo de este punto de fusión.

5. Después de que los niños hayan hecho y registrado sus observaciones en sus Diarios de Investigadores del Ice, anímelos a sacar conclusiones sobre lo que observaron.

  • ¿Qué pasó con el cubo de hielo cuando se vertió sal en él? Empezó a derretirse.
  • Ambos cubitos de hielo comenzaron a la misma temperatura. ¿Por qué uno se derritió más rápido que el otro? La sal hizo que el hielo se fundiera más rápido.

Comparta con los niños que la adición de sal reduce la temperatura a la que el agua se congela. El agua dulce se congela a 32 ° F (0 ° C), pero el punto de congelación del agua de mar es más bajo: aproximadamente 28°F (-2° C). Cuanto más salada es el agua, más fría tiene que estar para congelarse.

Nota del facilitador: Cuanto mayor sea la cantidad de sal, menor será el punto de congelación (a un punto; una vez que hay suficiente sal que ya no se disuelve, el punto de congelación ya no disminuye). El agua del océano tiene aproximadamente un 3,5% de sal; el agua del mar se congela a unos 28° F (-2 ° C). Una solución de sal al 10% se congela a aproximadamente 20°F (-6°C), y una solución al 20% se congela a 2°F (-16°C).

  • ¿Pueden pensar en alguna conexión que esto pueda tener con sus vidas? Una conexión importante para los niños que viven en climas más fríos es el uso de sal u otras sustancias en carreteras congeladas.
  • ¿Por qué se vierte sal en carreteras cubiertas de hielo? Cuando viertes sal en carreteras congeladas, la sal se disuelve en el agua líquida del hielo y baja su punto de congelación, de modo que las temperaturas tienen que ser aún más frías para que el agua salada se congele. Los caminos salados permanecen libres de hielo incluso a temperaturas tan frías como 15°F (-9 ° C). Otros productos químicos, como el acetato de calcio y magnesio, también se utilizan para derretir el hielo en las carreteras. Son menos perjudiciales para el medio ambiente que la sal de roca (cloruro de sodio).

Nota del facilitador: Cuando se agrega sal a una carretera helada, la sal comienza a disolverse a medida que entra en contacto con el hielo; esto hace que el agua salada con una concentración muy alta de sal! El agua salada continúa interactuando con el hielo, bajando su punto de congelación y derritiéndolo. La temperatura tendría que caer por debajo del punto de congelación del agua pura (32°F, 0°C) para congelar el agua salada.

Se utilizan muchas sales diferentes para descongelar carreteras. El cloruro de sodio (NaCl) es una sal común de carretera — la sal de mesa es un grado más alto de cloruro de sodio. A temperaturas más frías, a menudo se usan sales como el cloruro de magnesio o el cloruro de calcio porque reducen aún más el punto de fusión.

  • ¿Los niños han hecho alguna vez helado casero? ¿Cómo se usa la sal? La sal y el hielo se colocan en un cubo exterior. Un recipiente interior que contiene los ingredientes para el helado se coloca en este hielo salado.
  • ¿Por qué se usaría la sal para ayudar a hacer helados? La sal permite que la temperatura del agua helada alrededor del recipiente para helados caiga por debajo del punto de fusión del agua pura; hace que sea más fría que el hielo simple y congela el helado.

Nota del Facilitador: El agua pura y el hielo, aislados del cálido mundo exterior, se equilibran con el tiempo. A nivel molecular, las moléculas de agua se congelan en el hielo al mismo ritmo que se derriten. Toda la solución de agua/hielo se encuentra en el punto de fusión/congelación, a 32°F (0°C). La adición de sal de roca, o cualquier sustancia que se disuelva en agua, interrumpe este equilibrio. Menos moléculas de agua interactúan con el hielo en un momento dado, por lo que la velocidad de congelación se reduce. La sal no tiene ningún efecto en la velocidad de fusión, por lo que se produce más fusión que la congelación, la fusión «gana», y el hielo se derrite. Al hacerlo, la energía térmica se utiliza para romper los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas las moléculas en el hielo. En otras palabras, el hielo «consume» un poco de calor de la solución y la temperatura baja. Fusión y congelación de nuevo coinciden las tasas («empate») de nuevo una vez que la temperatura ha bajado al nuevo punto de fusión.

6. Invite a los niños a poner a prueba sus nuevos conocimientos mientras hacen helado en una bolsita. Proporcione a cada niño una bolsita Ziploc del tamaño de un cuarto de galón y el azúcar, la leche y la vainilla. Haga que viertan los ingredientes en la bolsita, selle la bolsita y mézclela.

7. Pídales que llenen una bolsita Ziploc del tamaño de un galón con suficientes cubitos de hielo para casi llenar la bolsa, 2 cucharadas de sal de roca y la bolsita más pequeña, ¡bien sellada! — con los ingredientes.

8. Invite a los niños a agitar y enrollar la bolsa hasta que los ingredientes internos se congelen (unos 20 minutos).

9. Mientras todos disfrutan de sus golosinas, repase lo que los niños aprendieron sobre cómo la adición de sal u otras sustancias reduce el punto de fusión del agua.

Conclusión

Si los niños han comenzado a construir un móvil de nieve, invítelos a registrar cualquier respuesta que hayan descubierto en las piezas apropiadas.

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