Calorii dintr-un pachet de căldură; Arbor Scientific
Acest articol a fost scris cu intenția de a ne concentra pe experimentele științifice din gimnaziu, cu toate acestea, nu aș fi surprins dacă profesorii de liceu de fizică și chimie beneficiază și de acesta. Câte calorii de căldură sunt într-un încălzitor pentru mâini sau „pachet de căldură?”
Pachetul de căldură este un mod convenabil de a vă încălzi mâinile, dar poate oferi, de asemenea, o lecție bună de știință fizică. Funcționează prin degajarea căldurii într-o schimbare fizică exotermă. Procesul se numește "Fuziune", care este de fiecare dată când un lichid devine solid. În acest caz, „cristalizarea” este forma specifică de fuziune, deoarece se formează cristale. Pentru a topi aceste cristale, cum ar fi topirea gheții, ar trebui introdusă și absorbită căldura (endotermă). Cu toate acestea, în acest caz, pentru a forma cristale, se întâmplă invers, se eliberează căldură (exotermă). În mod similar, apa trebuie să aibă căldură îndepărtată din ea pentru a forma gheață. Congelarea este un proces exoterm. Dar câtă căldură degajă?
„Ardeți un laborator de arahide” este o abordare bine cunoscută a măsurării caloriilor. Alunele sunt decojite, jupuite și frigate pe o agrafă. Apoi este ars sub o masă măsurată de apă, de exemplu, 200g. Un recipient subțire din metal, cum ar fi o cutie de sodiu, funcționează destul de bine. Temperatura este măsurată atât înainte, cât și după și din aceste date puteți determina conținutul de calorii.
Calorii = (Masă) x (∆T)
Aici, masa este exprimată în grame, iar ∆T, sau modificarea temperaturii, este Celsius. Surpriza este că de obicei există mii de calorii în arahide, ceea ce nu are sens. Lecția este că există două tipuri de calorii: calorii calde și calorii alimentare. Caloriile alimentare sunt 1000 de calorii calde, cunoscute și sub numele de kilocalorie. Așadar, dieta dvs. de 2000 de calorii este într-adevăr o dietă de 2.000.000 de calorii!
Un experiment mai sigur sau un experiment de urmărire este de a măsura caloriile dintr-un pachet de căldură. Nu trebuie neapărat să le spuneți elevilor instrucțiunile. Ei pot încerca să descopere un proces pe cont propriu. Modul în care fac de obicei acest experiment este să plasez unul într-un recipient izolator, cu aproximativ 200g de apă, și să fac clic pe buton. Apa va începe să se încălzească. Nu uitați că 1g este 1mL pentru apă.
Făcând clic pe buton se formează o mică semință de cristal, numită sit de nucleație. Din această sămânță cresc celelalte cristale. Sămânța de cristal este necesară deoarece lichidul din pachetul de căldură este pur din punct de vedere chimic. În cazul fulgilor de zăpadă, sămânța este de obicei un fir de praf, dar acest pachet conține acetat de sodiu pur, care este super-saturat în apă. Asta înseamnă că există atât de mult acetat de sodiu care nu poate rămâne dizolvat în apă și ar trebui să fie solid (ca prea mult zahăr la baza unui amestec Kool-Aid). Acetat de sodiu nu este toxic și este adăugat chiar și în alimente ca condiment. Din punct de vedere chimic, este o sare de oțet. Poate că l-ați mâncat pe chipsuri de cartofi?