Калорії з теплового пакета; Альтанка Наукова
Ця стаття написана з метою зосередити увагу на наукових експериментах середньої школи, однак, я не здивуюся, якщо викладачі фізики та хімії середньої школи також отримають від цього користь. Скільки калорій тепла в нагрівачі для рук або "тепловому пакеті?"
Тепловий пакет - це зручний спосіб зігріти руки, але він також може дати хороший урок з фізичної науки. Це працює, віддаючи тепло при екзотермічній фізичній зміні. Процес називається «Злиття», тобто коли рідина стає твердою речовиною. У цьому випадку "кристалізація" є специфічною формою плавлення, оскільки утворюються кристали. Для плавлення цих кристалів, як танення льоду, потрібно було б вводити і поглинати тепло (ендотермічне). Однак у цьому випадку для утворення кристалів відбувається зворотне, виділяється тепло (екзотермічне). Так само і вода повинна відводити від неї тепло, щоб утворився лід. Заморожування - це екзотермічний процес. Але скільки тепла віддає?
«Спалити арахісову лабораторію» - це добре відомий підхід до вимірювання калорій. Арахіс очищається від шкірки, шкірки і нанизується на скріпку. Потім його спалюють під виміряною масою води, наприклад, 200г. Тонкий металевий контейнер, такий як содовий балон, працює досить добре. Температура вимірюється як до, так і після, і за цими даними можна визначити вміст калорій.
Калорії = (Маса) x (∆T)
Тут маса вказана в грамах, а ∆T, або зміна температури, становить Цельсій. Несподіванкою є те, що в арахісі зазвичай тисячі калорій, що не має сенсу. Урок полягає в тому, що існує два типи калорій: калорії тепла та калорії їжі. Харчові калорії - це 1000 теплових калорій, також відомих як кілокалорія. Отже, ваша дієта на 2000 калорій - це насправді 2 000 000 калорій!
Більш безпечний експеримент або подальший експеримент - це вимірювання калорій у тепловій упаковці. Не обов’язково повідомляти учням інструкції. Вони можуть спробувати розібратися в процесі самостійно. Як я зазвичай роблю цей експеримент, я поміщаю його в ізолюючий контейнер з приблизно 200 г води і натискаю кнопку. Вода почне прогріватися. Не забувайте, що 1 г - це 1 мл води.
Натискання кнопки утворює крихітне кришталеве зернятко, яке називається місцем зародження. З цього насіння виростають інші кристали. Кришталеве насіння необхідне, оскільки рідина в термопакеті є хімічно чистою. У випадку сніжинок, насіння зазвичай є пилинкою, але ця упаковка містить чистий ацетат натрію, який перенасичений водою. Це означає, що є стільки ацетату натрію, який не може залишатися розчиненим у воді, і він повинен бути твердим (як занадто багато цукру на дні суміші Kool-Aid). Ацетат натрію нетоксичний і навіть додається в їжу як приправа. Хімічно це оцтова сіль. Можливо, ви їли його на картопляних чіпсах?