Глава V. Молекулярная физика
1. Сахар в аморфном и кристаллическом состоянии
Цель: изучить на примере сахара условия, влияющие на переход вещества из жидкого в кристаллическое или аморфное состояние.
Найдите в Интернете рекомендации по выращиванию крупных кристаллов сахара и вырастите такие кристаллы. Сфотографируйте их.
Насыпьте сахарный песок в половник и подержите его над слабым огнём. Когда весь сахар расплавится, вылейте его на холодную мелкую тарелку, смазанную топким слоем сливочного масла. Когда расплав остынет, он превратится в леденец (довольно вкусный). Но прежде чем его съесть, поставьте с ним некоторые опыты.
Расколите выращенный вами кристалл и полученный леденец. Рассмотрите сколы кристалла и леденца с помощью лупы. Если сможете, сфотографируйте или зарисуйте их. Опишите различия, которые вы наблюдали. Объясните эти различия, а также то, почему в первом случае образовался кристалл, а во втором — аморфное тело.
Найдите в Интернете информацию о способах получения металлов в аморфном состоянии. Опишите необычные свойства таких металлов.
2. Опреснение воды замораживанием
Цель: исследовать возможность опреснения воды замораживанием.
В пол-литровой банке питьевой воды растворите половину чайной ложки соли. Налейте часть соляного раствора в пластиковый стакан, а оставшуюся воду не выливайте из банки — она понадобится в конце опыта.
Вырежьте в поролоновой губке углубление под стакан на половину её высоты. Стакан должен входить в углубление без зазора.
Стакан с соляным раствором на сделанной вами подставке поместите в морозильную камеру холодильника. Через каждый час смотрите, какая часть воды замёрзла. Когда замёрзнет примерно одна треть раствора (лёд будет вверху), выньте стакан из морозильной камеры.
Аккуратно выньте лёд и положите его в тарелку, подождите примерно 5 мин, пока лёд слегка подтает. Слейте образовавшуюся воду, после чего положите лёд в пустой стакан и подождите, пока он полностью растает и получившаяся из пего вода нагреется до комнатной температуры.
Сравните теперь на вкус солёность оставленного в банке соляного раствора и воды, образовавшейся из растаявшего льда. Сделайте вывод и опишите его. Найдите в Интернете объяснение обнаруженному вами явлению, а также информацию о применении этого способа опреснения воды.
3. Очистка воды замораживанием
Цель: исследовать возможность очистки воды замораживанием.
В пол-литровую банку воды капните несколько капель чёрной туши и хорошо перемешайте воду.
Налейте часть загрязнённой воды в пластиковый стакан. Оставшаяся в банке вода понадобится в конце опыта.
Вырежьте в поролоновой губке углубление под стакан на половину её высоты. Стакан должен входить в углубление без зазора.
Стакан с загрязнённой водой на сделанной вами подставке поместите в морозильную камеру холодильника. Через каждый час смотрите, какая часть воды замёрзла. Когда замёрзнет примерно одна треть раствора (лёд будет вверху), выньте стакан из морозильной камеры.
Аккуратно выньте лёд и положите его на тарелку (рис. 1).
Рис. 1
Сравните на глаз прозрачность льда и воды, оставшейся в стакане. Сделайте вывод и запишите его. Найдите в Интернете объяснение обнаруженному вами явлению, а также информацию о применении очистки воды замораживанием.
4. Волосной гигрометр
Цель: изготовить волосной гигрометр.
Принцип действия волосного гигрометра основан на небольшом увеличении длины волоса при увеличении влажности.
На рисунке 2 изображена схема устройства гигрометра. В качестве основы, на которой можно разместить детали гигрометра, возьмите пластину ламината, лист фанеры или толстого картона размером примерно 40 х 10 см.
Для эксперимента возьмите жёсткий волос длиной не менее 50 см. Волос необходимо обезжирить (например, ацетоном).
Рис. 2
На пластине (она лежит в плоскости рисунка) закреплена ось шкива и один конец волоса (он привязан к вбитому в пластину гвоздику, показанному в правой части рисунка). В качестве шкива удобно взять кусок пустой ампулы от шариковой ручки, который может легко вращаться вокруг оси (другого вбитого гвоздика).
Ко второму концу волоса подвесьте груз массой 20—50 г. Волос оберните один раз вокруг шкива, чтобы обеспечить достаточно большую силу трения между волосом и шкивом. Стрелку (длиной около 10—15 см) изготовьте из проволоки, жести или картона. В стрелке сделайте отверстие для шкива и насадите на горизонтально расположенный гвоздик так, чтобы она могла свободно вращаться. На короткий конец стрелки в качестве противовеса прилепите кусочек пластилина, подобрав его массу так, чтобы стрелка находилась в безразличном равновесии. Затем снимите стрелку с гвоздика и плотно насадите на шкив так, чтобы она поворачивалась вместе с ним.
Изготовленный вами гигрометр проградуируйте с помощью школьного психрометра. Проведите измерения влажности воздуха утром, днём и вечером в течение нескольких дней. Найдите в Интернете информацию о значимости влажности воздуха для человека, растений, техники, произведений живописи.
Глава VIII. Постоянный электрический ток
1. Химическое действие тока
Цель: исследовать на опыте явление электролиза.
Возьмите пол-литра 10 %-го раствора медного купороса (его можно купить в магазине химреактивов, химикатов или в магазине для садоводов). Из использованных батареек1) аккуратно извлеките два угольных стержня с металлическими колпачками — они будут играть роль электродов.
Возьмите пол-литровую банку с полиэтиленовой крышкой. Сделайте в крышке два отверстия, в которые должны плотно входить электроды, чтобы они надёжно держались в крышке. Соедините электроды с полюсами повой плоской батарейки, подключив последовательно с ними лампочку от карманного фонаря (она будет указывать на наличие тока и в то же время ограничивать силу тока, чтобы избежать чрезмерного нагревания).
Пропускайте ток через электролит в течение 15 мин. Разомкните цепь, выньте электроды из банки и промойте их водой.
Опишите, какие изменения произошли с электродами. Сделайте фотографию. Объясните результаты своего опыта.
Для второго опыта измените полярность подключения электродов. Половину покрытого слоем меди электрода плотно заклейте прозрачным скотчем. Повторите опыт, уменьшив его продолжительность до 10 мин. Объясните полученный результат.
1) Удобнее всего взять стержни из плоской батарейки (в одной батарейке три стержня). О наличии угольных стержней в любом типе батареек можно узнать в Интернете.