Metodický pokyn = učitel

 

Tematické zařazení experimentu

• chemické reakce a jejich zákonitosti
• termochemie

 

Cíl experimentu

• Cílem experimentu je demonstrovat rozmrazovací účinky kuchyňské soli a snížení teploty tuhnutí jejího vodného roztoku.
• Doplňujícím poznatkem pro žáky je, že v průběhu změny skupenství se teplota látky nemění.

 

Poznámky k realizaci experimentu

• Aby se teplota roztoku dostatečně přiblížila eutektické bodu, je třeba použít dostatek ledu.
• V tomto případě je výhodné použít k míchání přímo teplotní senzor, pokud je dostatečně pevný.
• Pozor na omrzliny - vzniklý roztok je velmi studený!

 

Návod na zpracování dat

• Žáci mohou nejnižší teplotu výsledného roztoku určit z tabulkových dat nebo z grafu.

 

Závěry z experimentu

• Při rozpouštění soli v rovnovážné směsi sůl - led dochází k rozpouštění ledu a výraznému poklesu teploty. Teplota může klesnout až na cca - 20 ° C. Eutektické bod směsi kuchyňská sůl - voda je -21,2 ° C.

 

Žákovské aktivity

• Příprava ani uskutečnění tohoto experimentu nejsou časově příliš náročné. Studenti mohou tento experiment připravit i realizovat sami na vyučovací hodině.
• Vyhodnocení experimentu je také velmi jednoduché, protože v tomto případě stačí z grafu nebo tabulky určit minimum dosažené teploty.

Trochu teorie

• V případě tohoto pokusu odebírá chladnější látka (=směs v kádince) teplo látce teplejší (=vodě ve zkumavce). Je to nejjednodušší způsob chlazení, který se využíval do vynálezu chladničky.

Souvislost se životem, přírodou a praxí

• Je horký letní den a vy jste zatoužili po osvěžující studené zmrzlině. Ale běda! Chladnička je přeplněná, zmrzlina se do ní nevešla a tak se roztekla. Nedala by se nějak rychle ochladit, aniž jsme ji vložili do ledničky? Zkusíme si připravit mrazící směs.
• Soli se vyznačují tím, že umožňují snížit bod tuhnutí vody a tak v podstatě zabránit tvorbě ledu. Pokud se po přidání soli do vody její teplota tuhnutí snižuje, znamená to, že pokud smícháme led nebo sníh se solí, dojde k jeho tání. Proto se například kuchyňská sůl využívá jako posypový materiál na zasněžené cesty.
• Na rozpouštění ledu soustava potřebuje energii, kterou získává nejčastěji z okolí. Pokud však smícháme sůl a led v termosce, taková tepelně izolovaná soustava nemůže odebírat energii z okolí, a tak její teplota začne klesat. Tento pokles teploty není nekonečný, ale zastavuje se při teplotě, kterou nazýváme eutektická a která je typická pro každou soustavu sůl - voda. Například pro soustavu chlorid vápenatý CaCl2 - voda je eutektické teplota až -50 ° C. Pokud bychom takový nasycený roztok soli ochlazovaly ještě více, došlo by k jeho zamrznutí.
• Rozmrazovací účinky chloridu sodného a dalších solí se využívají při zimní údržbě silnic. Využívají se také chlorid vápenatý, močovina, a v menším měřítku i chlorid hořečnatý, avšak v Evropských zemích patří prvenství jednoznačně chloridu sodnému.
• Chlorid sodný funguje optimálně do teploty asi -7 ° C. Pod touto teplotou se jeho účinek zpomaluje a pod -11 ° C prakticky přestává působit, i když jeho eutektické teplota je mnohem nižší. Proto se pod teplotou -7 ° C v některých zemích používá ve směsi s chloridem vápenatým.
• Energie na roztátí se nečerpá pouze z vozovky, ale i přímo ze slunečního záření, pokud svítí slunce, nebo z provozu. Některé faktory, jako například silný mráz, vítr, nebo slabý provoz, jeho rozmrazovací účinky zpomalují.