Тема прошедшей недели «Состояния веществ».
Для начала мы поговорили о том, какие же состояния веществ бывают и рассмотрели их на примере воды. Обсудили процессы перехода воды из твердого в жидкое, а жидкое в газообразное состояние и наоборот. Поговорили о таком явлении как круговорот воды в природе. Выяснили, что данные процессы вызываются нагреванием или охлаждением, то есть добавлением или отбором тепловой энергии. Дали определения процессам перехода из одного состояние в другое: кристаллизация, плавление, испарение и конденсация. Отдельно выделили процессы сублимации и десублимации, т.е. перехода вещества из твердого в газообразное и наоборот, минуя жидкое состояние. Рассмотрели процесс сублимации на примере йода, а десублимации на примере инея.
Продолжили обсуждение перехода веществ из одного состояние в другое и обнаружили, что переход возможен не только под воздействием изменения температуры, но и давления. Поговорили о процессе сжижения газа. Вспомнили такие примеры из жизни, как огнетушитель и одноразовая зажигалка, где газ под давлением находится в жидком состоянии.
Практическую часть мы начали с того, что посмотрели на интересные свойства ацетата натрия, который также известен как «горячий лед». Мы наблюдали как ведет себя ацетат натрия в химической грелке. Вещество расплавляется при нагревании до 100 С и остается жидким до 20-24 С. После нажатия на металл, в емкости произошло образование центра кристаллизации. На наших глазах ацетат натрия перешел из жидкого в твердое состояние (кристаллизация солей из перенасыщенного раствора), процесс сопровождался выделением тепла.
Затем мы познакомились с удивительным металлом под названием Галлий (Ga). А удивителен он тем, что его температура плавления около 30 С, т.е. ниже температуры тела человека. В жидком состоянии галлий находится в диапазоне 30 – 2230 С. Мы посмотрели на галлий в его твердом и жидком состояниях. Гвоздь из галлия, поначалу твердый, постепенно становился мягким в руках, потом начинал ломаться и плавиться. Детям было очень интересно посмотреть, как по ладони катается расплавленный металл.
Четыре группы успели познакомиться со старым физико-химическим экспериментом, посвященным свойствам льда. Мы перекинули тонкую металлическую струну с привязанными к ней грузами через брусок льда. Под воздействием грузов металл прошел сквозь лед, не отломав от него ни кусочка. Обсудили результат эксперимента. Оказалось, что под воздействием давления металлической струны (так же, как под коньками) лед плавится, а оказавшаяся над струной вода снова замерзает. Так процесс продолжается, пока струна не пройдет весь кусок льда насквозь. Кстати, этот эксперимент также можно увидеть, посетив наше научное шоу.
Заключительным и самым веселым экспериментом было использование неньютоновской жидкости, состоящей из из воды и крахмала, смешанных в определенной пропорции. Неньютоновской жидкостью называют жидкость, при течении которой её вязкость зависит от градиента скорости. Иными словами, если вы стукнете по ней с размаха кулаком, то эта жидкость ведет себя как твердое тело, а если медленно опустите в неё руку, то ведет себя как жидкость. Мы выяснили, что частицы крахмала набухают в воде и между ними формируются физические контакты в виде хаотически сплетенных групп молекул (эти связи называются зацеплениями). При резком воздействии эти связи не дают молекулам сдвинуться с места. При медленном зацепления успевают растянуться и распутаться, сетка рвется и молекулы расходятся. Дети были в восторге от того, что каждый из них смог убедиться в необычных свойствах неньютоновской жидкости своими собственными руками.
