Science Prosjekter på hva fryser raskere: Vann eller sukkervann?

Science Prosjekter på hva fryser raskere: Vann eller sukkervann?


Statlige og kommunale myndigheter ofte dispensere salt som et avisingsmiddel på veiene. Det fungerer ved effektivt å senke smeltetemperaturen av isen. Dette fenomenet --- kjent som frysepunktsnedsettelse --- gir også grunnlag for en rekke forskningsprosjekter. Prosjektene kan variere fra enkle til intrikate --- komplett med matematiske spådommer --- avhengig av klassetrinn av studenten. Videre er listen av nødvendige utstyr omfatter bare en kjele og et termometer.

Rysepunktnedsettende

Når faste stoffer oppløses i vann, danner de små, separate partikler. I tilfelle av organiske stoffer som sukker, at partiklene består av individuelle sukkermolekyler. I tilfelle av salter, så som bordsalt, også kjent som natrium-klorid, partiklene bestå av de ladede ionene som utgjør salt. Tilstedeværelse av partikler i vannet interfererer med evnen av vannmolekyler for å binde sammen for å danne et fast stoff som temperaturen i vannet nærmer seg sitt frysepunkt. Rysepunktnedsettende forekommer i alle væsker, ikke bare vann.

måling Frysing

En eksperimentator må være spesielt oppmerksom på hva hun er å måle og hvordan hun er å måle den. Dette kommer ned til det grunnleggende spørsmålet om å stille de riktige spørsmålene. I dette spesielle tilfellet bør experimenter bry seg med det som fryser raskere, eller den temperatur ved hvilken frysing inntreffer? Spørsmålet om hva fryser hurtigere innebærer at dersom en prøve av vann og en prøve av sukker vann ble plassert i en fryser samtidig, da en av dem ville fryse før den andre. Men hva slags informasjon ville det faktisk gir? Hastigheten med hvilken en substans fryser vedrører, blant andre parametere, løsningens varmekapasitet og mengden av stoffet. Jo bedre valg i dette tilfellet ville være å måle den temperatur ved hvilken oppløsningene fryse fordi dette svarer mer viktig spørsmål: Do urenheter i vannet påvirke dens frysepunkt og i tilfelle av hvor mye?

får Mathematical

Kjemikere og fysikere har godt etablerte vitenskapen og matematikk bak rysepunktnedsettende. For viderekomne studenter, eller de med en sterk interesse i matematikk, standarden ligningen for rysepunktnedsettende, delta (T), for en løsning er delta (T) = k m, hvor k representerer molal rysepunktnedsettende konstant oppløsningsmidlet og m representerer molar konsentrasjon av løsningen, eller mol partikler fordelt på de kilo oppløsningsmiddel. Dette synes mer komplisert enn det faktisk er. Forutsatt at vannet utgjør den eneste løsningsmiddel som anvendes i forsøket, k = 1,86. Videre, sukker, også kjent som sukrose, oppviser en molekylvekt på 342,3. Ligningen for rysepunktnedsettende nå forenkler å delta (T) = -1,86 (gram sukrose / 342.3 / kg vann). Så, for eksempel hvis 10 gram sakkarose ble oppløst i 100 ml vann, deretter 100 ml = 100 g = 0,100 kg, og delta (T) = -1,86 * (10 / 342,3 / 0,1) = -0.54 grader Celsius. Derfor bør denne løsningen fryses ved en temperatur på 0,54 ° C under frysepunktet for rent vann.

avanserte Prosjekter

Ordner ligningen fra trinn 3 vil tillate en experimenter å måle delta (T) og deretter løse med hensyn på molekylvekt, MW, sukrose. Det vil si, MW = (-1.86 g sukrose) / (delta (T) kg vann). Faktisk, mange high school og college-nivå kjemi studenter utføre eksperimenter der de eksperimentelt bestemme molekylvekten av et ukjent stoff. Metoden fungerer også med hensyn til kokepunkt, bortsett fra verdien for k endringer i 0,52.