Aus der Sekundarstufe I kennst Du vielleicht noch Hotpots, d.h. selbsterhitzende Getränke oder Speisen, oder das Gegenteil davon: Kältekissen.
Na klar. Mit unserem neuen Wissen zur Thermodynamik wird mir nun einiges klar!
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Sammlung von Hotpots und Kältekissen. Selbsterhitzender Kaffee und Instant-Ramen.1
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Die Funktionsweise eines Hotpots.1
Aufgaben
- Wenden Sie zuvor kennengelernte thermodynamische Begriffe auf die im Video 1 dargestellt Funktionsweise des Hotpots an.
- Bestimmen Sie in V1 mit Hilfe einer kalorimetrisch nahen Messung die Lösungsenthalpie verschiedener Salze.
- Mit einem Whiteboard: Stellen Sie unter Verwendung von M1 den Prozess des Auflösens eines Natriumchlorid-Kristalls auf der Teilchenebene in Form einer Filmleiste dar.
- Stellen Sie eine begründete Hypothese auf, wie die in A2 bestimmte Lösungsenthalpie erklärt werden könnte.
Anregungen
Beispiel für anwendbare thermodynamische Begriffe
- Innere Energie
- Reaktionsenergie
- Enthalpie
- Reaktionsenthalpie
- Zustand
- Prozess
- Exotherm
- Endotherm
- Nutzen Sie die kalorimetrische Grundgleichung
- Werden Sie sich nochmal bewusst, von welchen Näherungen wir in diesem Fall ausgehen.
V1
Lösungsenthalpien ermitteln
Materialien
- Schutzbrille
- 50 mL Becherglas
- Spatel
- Digitales Thermometer
- Mörser
-
Filterpapier
- Alternativ: Wägepapier
- Waage
Chemikalien
- 3 g Natriumchlorid (= 0,05 mol)
- 3,8 g Kaliumchlorid (= 0,05 mol)
- 5,0 g Kaliumnitrat (= 0,05 mol)
- 5,5 g Calciumchlorid (= 0,05 mol)
Durchführung
- Etwas mehr als die angegebene Masse des Salzes auf einem Filterpapier (Wägepapier) abwiegen und in einem Mörser zu einem feinen Pulver zerreiben.
- Von diesem Pulver die benötigte Masse auf einem gefalteten Filterpapier (oder Wägepapier) abwiegen.
- In einem Becherglas genau 50 mL Wasser vorlegen. Die Temperatur Tvorher messen.
- Die Salzportion in einem Schwung zum Wasser dazugeben und die Temperatur Tnachher unter Rühren messen. Den Maximalwert notieren.
- Den Versuch zwei weitere Male durchführen und aus den Messwerten den Mittelwert bestimmen.
Entsorgen und Aufräumen
-
Reste in den Ausguss geben und mit viel Wasser nachspülen.
-
Alle verunreinigten Labormaterialien spülen.
-
Alle Materialien an ihren Ursprungsort zurückstellen.
M2
Das Lösen von NaCl auf Teilchenebene
Vorlage für die Darstellung des Löseprozesses
Vorlage für die Darstellung des Löseprozesses von Kochsalz als Filmleiste.2
Vorgehensweise
- Modellieren Sie den Ausgangszustand mit den Modellen der Anionen (Cl–) , Kationen (Na+) und Wasser-Moleküle (H2O) auf dem Whiteboard.
- Ergänzen Sie in ihrer Darstellung an einer Stelle die Teilladungen der Wassermoleküle. Fotografieren Sie ihr Ergebnis.
- Modellieren Sie auf dieselbe Art und Weise die beiden weiteren Bilder. Fotografieren Sie auch diese beiden Bilder.
- Erstellen Sie mit ihren Fotos den linken Teil einer Filmleiste.
- Ergänzen Sie ihre Fotos jeweils durch erklärende Stichpunkte.
Fachbegriffe
- Anion
- Kation
- Ionengitter
- Dipol
- Ionen-Dipol-Wechselwirkung
- Hydrathülle