Keemia Lisanditega jää sulamine-Karoliina Rebane (0)

        Karoliina Rebane  7. A   Lisanditega jää sulamine  Uurimistöö             Tallinn 2020 SISSEJUHATUS


Mis on su uurimuse teema? Minu uurimuse teema on agregaatolekud - Tahke muutumine vedelaks  Miks sa selle teema valisid? Miks su teema oluline on? Valisin   selle   teema,   sest   see   köitis   mind   ning   tundus   väga   huvitav   katse   mida   tahaksin proovida. Arvan et see on oluline, sest talvel jäätuvad teed alla 0 kraadise ilmaga kiiresti, ning   neid   on   vaja   üles   sulatada.   Samuti   on   maailmas   toimumas   praegu   globaalne soojenemine, ning jää sulab kohtades kus on see mõnedele elusorganismidele ülimalt vajalik.  Mis on su uurimisküsimus?  Minu uurimusküsimus on järgmine: Milline maitseaine sulatab jääd kõige kiiremini ja milline kõige aeglasemini?  Kuidas on su uurimisküsimus seotud õpitud teemadega? See on seotud õpitud teemaga, sest õpime füüsikalist nähtust, kus aine jääb samaks, kuid muudab oma olekut. Sõnasta   uurimisküsimuse   kohta   hüpotees   –   mis   sa   arvad,   kuidas   su   sõltumatu   muutuja sõltuvat muutujat mõjutab?  Minu hüpotees on, et kõige kiiremini sulatab jääd minu maitseainetest sool. Selgita oma hüpoteesi tuginedes taustainfole ja varem õpitule.  Arvan nii, sest talvel  kui teed on jääs, sulatatakse  need samuti soolaga  ülesse selleks et autodel oleks turvalisem sõita ja inimesed tee peal ei libiseks ega kukuks.


1. TAUSTAINFO Mida selle teema kohta juba teatakse? Kasuta allikaid, et anda teemast ülevaade. NB! Kasuta tekstisiseseid viiteid!  Faasimuutus on siis, kui aine muutub ühe aine olekust teise. Jää on vee faasimuutus. Kui vesi, H2O vedel vorm, saavutab piisavalt külma temperatuuri (tavaliselt 0 ° C), siis see külmub ja läheb   vedelast  olekust  tahkesse  olekusse.  Seda  faasi  saab tagasi   pöörata.  Kui tahke   aine muutub   vedelaks,   läbib   see   faasimuutuse,   mida   nimetatakse   sulamiseks.   Vee   normaalne külmumistemperatuur on 0 kraadi Celsiuse järgi, nii et kui temperatuur on sellest kõrgem, siis jää sulab.  Kui elad piirkonnas, kus teedel on jää või lumi, oled ilmselt näinud teedel soola jää sulatamiseks. Seda seetõttu, et soola kasutatakse jää/lume sulatamiseks ja selle külmumiseks. Soola kasutatakse ka koduse jäätise valmistamiseks. Mõlemal juhul kasutatakse vee sulamis- või külmumistemperatuuri langetamiseks soola. Jää tekib siis, kui vesi jõuab 0 ° C-ni, kuid soola lisamisel see temperatuur langeb. (Näiteks 10% lahus külmub temperatuuril -6 ° C ja 20%   lahus   külmub   temperatuuril   -16   °   C).   Sool   lahustub   jäävees   ja   alandab külmumistemperatuuri,   et   saaksite   selle   sulatada.   Selle   efekti   mõiste   on "külmumistemperatuuri langus".  [1] Igasugune vees lahustuv tahke aine alandab külmumispunkti üsna lihtsal põhjusel. Kui aine lahustub, ümbritsevad veemolekulid seda ja seostuvad sellega elektrostaatiliselt. Lahustunud aine annab ruumi veemolekulide vahel ja vähendab nende teineteisele avalduvat tõmmet. Seetõttu vajavad nad liikumisvabaduse säilitamiseks vähem energiat ja püsivad madalamal temperatuuril vedelas olekus. Kuna molekulil  on 45 aatomit,  ei  eralda suhkur veemolekule  nii tõhusalt kui väiksemad tugevamini laetud ioonid, mistõttu suhkur ei alanda sulamistemperatuuri nii tõhusalt kui sool. Teine seotud põhjus on see, et mõju külmumistemperatuurile sõltub lahustunud aine mahust. Kuna suhkru molekulid on palju suuremad kui soolaioonid, mahub vähem neid etteantud veekogusse. On pisut ebatäpne öelda, et suhkur sulab jää. Tegelikult juhtub see, et suhkur alandab külmumispunkti, nii et vesi võib püsida vedelas olekus külmemal temperatuuril. See teeb seda, pakkudes ruumi veemolekulide vahel ja vähendades nende külgetõmmet. [2]


2. MEETOD Mis on su katses sõltumatu muutuja? Minu katses on sõltumatu muutuja jää Kuidas sa sõltumatut muutujat muudad? Ma muudan seda, pannes jää peale erinevaid maitseaineid. Mis on su katses sõltuv muutuja? Minu katses on sõltuv muutuja aeg. Kuidas sa sõltuvat muutujat mõõdad? Mõõdan seda kellaga. Mis on su katses kontrollitud tegurid? Minu katses on kontrollitud tegurid temperatuur ja aeg. Kuidas sa tagad, et kontrollitud tegurid ei muutuks katse käigus? Saan kontrollida seda, kui panen jää samal ajal sügavkülma ning võtan samal ajal sealt välja ja   panen  sulama.  Veel   jäätan  ma   vett   sama  temperatuuri  juures  ning   panen  jääkuubikud sulama sama temperatuuri juures. Vahendid ja ained (koos kogustega):  - jääkuubikuvorm - Kausid, kuhu jäätükk sulama asetada - Suhkur, sool ja pipar - teelusikas  


Missuguseid ohutusnõudeid pead katset tehes järgima? Kas katses on mingeid eetikanõudeid, mida pead järgima?  Katses peaksid jälgima, et väiksed lapsed jääkuubikuid enda kätte ei saaks ega neid all ei üritaks kugistada. Need võivad neile kurku kinni jääda, ning nad võivad lämbuda. Üldiselt on see väga ohutu katse, tegemist on ainult vee ning maitseainetega. Kirjelda oma katse meetodit samm-sammult. Püüa olla võimalikult täpne. Ära unusta öelda, kui palju korduskatseid tegid ja kuidas andmeid kogusid. Kui võimalik, lisa pilt või joonis katse ülesehitusest. 1. Esimesena panin vee jääkuubiku vormi, ning panin selle sügavkülma. Jälgisin, et need oleks ühesuurused 2. Võtsin välja neli kaussi ning maitseained


3. Võtsin välja jääkuubikud ning panin need kaussidesse, seejärel panin iga jääkuubiku peale   ühe   teelusika   täie   maitseainet,   võrdluseks   jätsin   ühe   jäätüki   maitseainetest puhtaks. 4. Jälgisin nende sulamist kuni kõik oli sulanud 3. TULEMUSED


Katse käigus nägin ma, et kõige kiiremini hakkas sulama jääkuubik mille peale raputasin soola. Sellel võttis sulamiseks aega umbes 40 minutit. Kuulsin kuidas jää, mille peal oli sool, vaikselt kihises ja nägin kuidas sool selle tükkideks lammutas. Kõige aeglasemini aga sulas pipar, millel võttis sulamiseks aega rohkem kui poolteist tundi. Katse alustamise kellaaeg  21:55 Toatemperatuur 23 C  Tabel 1. Erinevate maitseainetega kaetud jää sulamine kellaaja järgi.   Tavaline jää soolaga pipraga suhkruga 22:00 ümber on vesi palju sulanud, 
ümber on vesi pole muutusi suhkur on märg 22:14 terve kauss kaetud vee kihiga kauss kaetud vee 
kihiga ümber on vesi suhkur peaaegu 
lahustunud 22:27 peaaegu sulanud peaaegu täiesti 
sulanud vesi on pruun ning 
pipar märg pooleldi sulanud 22:32 väga väike ühtlane pall lagunenud 
tükkideks, väga 
väike kogu pipar märg kauss kaetud vee 
kihiga   22:57 - Täiesti 
sulanud 22:41 - täiesti 
sulanud 00:00 - täiesti 
sulanud 23:48 - täiesti 
sulanud  


 Fotod: rida 1 - soolaga jää, rida 2 - pipraga jää, rida 3 - suhkruga jää. Lühike ülevaade katse tulemustest:  Kõige kiiremini sulas jää kuhu oli raputatud sool, pärast seda jää, kus ei olnud midagi peal, siis jää kuhu oli peale pandud suhkrut, ning viimaks jää kus peal oli pipar.     Kuidas sõltumatu muutuja sõltuvat mõjutab?  Mu sõltumatu muutuja selles katses on jää, ning sõltuv muutuja on aeg. Aeg mõjutab jääd sest see paneb selle sulama.


 


KOKKUVÕTE Sõnasta oma uurimisküsimus uuesti.  Lähtudes katse tulemustes,  vasta uurimisküsimusele. Põhjenda oma vastust andmetele ja õpitule tuginedes.  Minu uurimisküsimus oli:  Milline maitseaine sulatab jääd kõige kiiremini ja milline kõige aeglasemini?  Vastuseks sain, et kõige kiiremini  sulab jää mille  peal on sool, ning kõige aeglasemini jää millel on pipar.   Soolaga jää sulas kõige kiiremini, sest sool lahustub jää vette,   ning   alandab   külmumistemperatuuri,   et   jää   saaks   sulada.   Pipar   sulatab   jääd   kõige aeglasemini, sest pipral ei ole atsetüültsüsteiini ning soola lahustuvust.  Kas   kogutud   andmed   toetasid   Su  hüpoteesi?   Põhjenda   oma   vastust,   viidates   katse tulemustele ning varasemalt õpitule. Kui andmete põhjal ei ole võimalik ühest vastust anda, siis tuleks see kindlasti välja tuua! Tuleb selgitada, kas järeldused on kooskõlas sellega, mida taustainfo ja eelteadmiste põhjal ootasid.  Minu kogutud andmed toetasid mu hüpoteesi. Mu hüpotees oli:  kõige kiiremini sulatab jääd minu maitseainetest sool. Minu hüpotees osutus õigeks, ning soolaga jääkuubik sulas kõige kiiremini.   Järeldasin   seda   sellest,   et   talvel   kasutatakse   soola   teedel   selleks,   et   jääd   üles sulatada, et autod ning teised sõiduvahendid jääl ei libiseks. Mida sa katse käigus õppisid?  Õppisin katse käigus palju erinevaid asju: kui sa jääle pipart või soola peale paned, siis sulab jää aeglasemini kui see sulaks ilma maitseaineteta. Sain ka teada, et suhkur ei sulata jääd kiiremini, vaid hoopis hoiab vett kiiresti külmumast. Missugused olid kasutatud meetodi piirangud? Kas kontrollitud muutujate mõju oli võimalik täielikult vältida?   Minu meetodi piirangi oli see, et ma ei saanud mõõta aega sekundite täpsusega, millega oleks kindlasti   tulemused   olnud   tõetruumad   ning   täpsemad.   Ma   arvan   et   vältisin   kontrollitud


muutujate mõju, sest jälgisin, et toas oleks kogu aeg sama temperatuur. Temperatuuri mõju ei saa siiski täielikult vältida. Missugused olid katse meetodi nõrkused?  Katse meetodi nõrkus oli tulemuste aja täpsus Missugused olid katse tugevused?  Katse   tugevused   olid   minu   kirja   pandud   märkmed   iga   kord   kui   ma   märkasin   midagi muutumas, ning paljud pildid mida ma tegin, mida ma kõiki kahjuks näidata ei saanud. Missugune   mõju   on   nendel   piirangutel,   nõrkustel   ja   tugevustel     katse   tulemuste usaldusväärsusele? Ma arvan, et minu katse on piisavalt usaldusväärne, kuigi võibolla mitte väga täpne. Mida   sa   teeksid   katses   järgmine   kord   teisiti?   Miks?   Kuidas   vähendaksid   piiranguid   ja nõrkusi?  Järgmine   kord   alustaksin   katset   varem,   ning   teeksin   ka   raporti   varem   valmis.   Samuti kirjeldaksin katset regulaarsete ajavahedega selleks, et saaksin neid paremini võrrelda. Kuidas saaks katset edaspidi laiendada, et saada rohkem andmeid? Võin katsetada ja võrrelda sulamist veel rohkemate ainetega, näiteks: söögisooda


KASUTATUD KIRJANDUS [1] Hogan, R. (2014) “What makes ice melt faster ?”  https://whatsubstancemeltsicefastest.weebly.com/    ’  [2] (2020) “Miks suhkur sulatab jääd?”  https://et.science19.com/why-does-sugar-melt-ice-11254’