Professional Development Modules

terugkeer naar de Professional Development Module Index
Printvriendelijke versie

soortelijk gewicht: de relatieve dichtheid van vloeistoffen

Grades: 5-8
auteur: Joyce Brumberger
bekijk Student lesplan

Abstract

Module beschrijving

als gevolg van de professional development provider-geleide module zullen deelnemers leren door de creatie van hun handgemaakte hydrometers, hoe een hydrometer functioneert en wat hij meet. Met behulp van hun hydrometers bepalen ze de relatieve verschillen in soortelijk gewicht van vloeistoffen en vergelijken ze deze waarden met die verkregen uit een commercieel vervaardigde hydrometer. Op basis van hun bevindingen, zullen de deelnemers hun eigen liquid density kolom te creëren. Deelnemers ontwerpen een les die ze in hun eigen klaslokaal kunnen implementeren.

Doelen

• leren de Deelnemers de term soortelijk gewicht
• Deelnemers leren de functie van een hydrometer
• leren de Deelnemers het soortelijk gewicht van de verschillende stoffen
• de Deelnemers zullen in staat zijn om de bouw van een hydrometer
• de Deelnemers te kunnen bepalen worden de relatieve dichtheid van verschillende vloeistoffen
• Deelnemers zijn in staat om het maken van een vloeistof dichtheid kolom
• de Deelnemers wordt een lesplan te begeleiden om hun eigen studenten in het ontwerp en de uitvoering van een experiment

materialen

Engagement

• korte Clipvideo ‘ s zoals beschreven in Engagement Phase

exploratie en uitwerking

• 20 oz waterflessen met afgesneden bovenkant, 1 voor elke gebruikte vloeistof, 7 Flessen/set – 1 set/groep
• 2 2-L fles
• 3 oz. plastic drinkbekers
• gedestilleerd water
• Kosher zout
• suiker
• maïssiroop
• isopropylalcohol (gekocht bij de apotheek)
• azijn
• Kies één olie: maïsolie, olijfolie, babyolie

materialen voor hydrometer: Worden gemaakt door elke deelnemer

• rietjes
• Permanente markers – 2 verschillende kleuren
• Kleine nagels te passen in stro
• Liniaal
• Plasticine of blu-tac
• Schaar

• 25 mL maatcilinder
• Papieren handdoeken
• 3 x 5 index kaarten
• Universele vochtwegers, 1 voor elke groep (Nasco Wetenschap, 1-800 – 558-9595 – item #SB16439M /$7.40 elk) (hydrometer kan zo nodig tussen groepen worden gedeeld)
• glazen of plastic recipiënt voor het verwijderen van vloeistoffen in dichtheidskolommen

uitleg

• :
  • Zoutwatertanks – aankoop bij dierenwinkel of online wetenschapscatalogus
  • autobatterijen – auto-onderdelenwinkel, Wal-Mart, K – Mart
  • antivries in auto-radiatoren-auto-onderdelenwinkel, Wal-Mart, K-Mart
• leidingwater
• regenwater

Procedures

betrokkenheid

Toon een video van iemand die probeert de auto te starten, maar de batterij is leeg of vertelt hoe dat is.

Vraag deelnemers: “heb je ooit een soortgelijke ervaring gehad?”De meesten zullen ja zeggen. Vraag deelnemers: “weet u hoe u de accu van uw auto kunt controleren om te verzekeren dat deze in goede staat is?”Antwoorden zullen variëren.

Speel de videoclip af die laat zien hoe u een apparaat gebruikt om de vloeistofniveaus in een accu van een auto te controleren. http://video.aol.com/video-detail/auto-and-truck-battery-reconditioning-step-5/1607610001

beoordeling: De beoordeling wordt voortgezet met mondelinge reacties van deelnemers.

exploratie

1. Instrueer deelnemers dat zij een apparaat gaan maken om de relatieve dichtheid van verschillende vloeistoffen te bepalen.
2. verdeel de deelnemers in groepen van drie en verschaf de materialen die nodig zijn voor elke deelnemer om een hydrometer te maken. Geef elke groep een afgeknipte waterfles die bijna tot op de top gevuld is met gedestilleerd water.
3. de deelnemers opdracht geven het rietje tot een lengte van 10 cm te meten en af te snijden.
4. Instrueer de deelnemers een bolletje te maken met het Plasticine en het ene uiteinde van het rietje zo af te dichten dat het waterdicht is.
5. Instrueer de deelnemers om twee spijkers te plaatsen, wijs de zijkant naar beneden in het rietje.
6. Instrueer de deelnemers om het stro in het water te plaatsen om te controleren of het recht op en neer drijft. Zo niet, instrueer hen om één nagel per keer toe te voegen tot in doet. Als het rietje de bodem van de fles raakt, voeg dan meer water toe of trim de lengte van het rietje.
7. de deelnemers instrueren een permanente marker te gebruiken en te markeren waar het wateroppervlak de zijkant van het stro raakt.
8. Instrueer de deelnemers om het rietje voorzichtig droog te vegen met een papieren handdoek en maak een duidelijke dunne lijn voor de watervlek.
9. Instrueer de deelnemers om een ander gekleurde markeerstift te gebruiken en gebruik de scherpe punt van de markeerstift om de 2 mm markeerstiften aan weerszijden van de waterlijn voor in totaal 7 markeerstiften aan weerszijden van de waterlijn.
10. geef elke groep een reeks te testen vloeistofmonsters en instrueer de deelnemers dat zij elk hun eigen instrument moeten gebruiken om de verschillende vloeistoffen te testen.
11. vertel de deelnemers dat de waterlijnwaarde 1,0 is en dat elk teken een waarde heeft van .2. Als de vloeibare oppervlaktelijn zich tussen lijnen bevindt wanneer de hydrometer in de fles drijft, vertel hen om naar beste vermogen te schatten.
12. vertel de deelnemers dat de metingen slechts kleine verschillen zullen weergeven, maar dat ze hun best moeten doen en hun bevindingen moeten vastleggen.
13. vertel de deelnemers het stro voorzichtig tussen de vloeistoffen te drogen.
14. Instrueer deelnemers van elke groep om hun gegevens binnen de groep te delen nadat iedereen de meting heeft voltooid.
15. op basis van de verzamelde gegevens, vertel de deelnemers om een kolom met dichtheid op hun werkblad te illustreren en te labelen. De dichtste stof wordt op de bodem aangegeven, het minst dicht aan de bovenkant. Als er meer dan één vloeistof van dezelfde dichtheid is, vermeld ze dan samen.
16. vertel elke groep dat u hen een instrument gaat leveren dat vervaardigd is en dat u het op dezelfde manier gaat gebruiken als hun stroapparaat.
17. hen opdracht geven de waarden van het instrument voor elk van de vloeistoffen te lezen en op te nemen. Herinner ze eraan om het zachtjes droog te vegen tussen de vloeistoffen.
18. laat deelnemers een tweede dichtheidskolom op hun werkblad illustreren en labelen op basis van het vervaardigde instrument. De dichtste stof wordt op de bodem aangegeven, het minst dicht aan de bovenkant. Als er meer dan één vloeistof van dezelfde dichtheid is, vermeld ze dan samen.

beoordeling: De beoordeling is aan de gang aangezien de deelnemers samenwerken, gegevens registreren en bevindingen met elkaar bespreken.

uitleg

Stel de deelnemers de volgende vragen:

1. Wat was Uw ervaring bij het werken met het instrument dat u hebt gemaakt?
   • reacties zullen variëren, maar de meeste zullen merken dat het moeilijk was om een nauwkeurige meting te krijgen. Sommigen kunnen problemen bespreken die ze hadden met het instrument dat rechtop bleef of ander defect gedrag.

1. vergelijk en vergelijk de ervaring met het werken met het vervaardigde instrument.
   • reacties zullen variëren, maar de meeste zullen zeggen dat het vervaardigde apparaat nauwkeurigere metingen leverde en gemakkelijker te gebruiken was. De twee instrumenten waren vergelijkbaar omdat ze beide naar boven of naar beneden zweven, afhankelijk van de gebruikte vloeibare stof.

1. Hoe heet dit instrument en wat meet het nauwkeurig?
   • het instrument is een hydrometer en heeft als functie het bepalen van het soortelijk gewicht van een stof.

1. Wat is soortelijk gewicht?het soortelijk gewicht is vergelijkbaar met de dichtheid van een stof, maar heeft geen meeteenheden. Het soortelijk gewicht is namelijk een vergelijking van de dichtheid van een stof met de dichtheid van water. Het soortelijk gewicht van water wordt gegeven als de temperatuur van het water 60 ° F is.

1. vond u de waarde van gedestilleerd water op 1.000? Zo niet, waarom?
   • het water was bij kamertemperatuur en de waarde van 1.000 wordt gegeven wanneer het water 60° F is.

1. denkt u dat het soortelijk gewicht van leidingwater of regenwater hetzelfde is als gedestilleerd water? Waarom of waarom niet?
   • leidingwater bevat mineralen, in tegenstelling tot gedestilleerd water. Demonstreer dit door het plaatsen van de hydrometer in een monster van elk afzonderlijk en laat een vrijwilliger komen om de waarden te lezen.

1. denkt u dat het soortelijk gewicht van melk en magere melk hetzelfde zal zijn?
   • het soortelijk gewicht is niet gelijk vanwege het vetgehalte in de melk. Er zijn echter veel bestanddelen van melk en het vetgehalte moet met andere methoden worden bepaald.

1. kwam de dichtheidskolom die u hebt gemaakt hetzelfde uit als uw illustratie?
   • De reacties zullen variëren, maar een veel voorkomend probleem is dat sommige stoffen worden gemengd, zoals zoutwater en suikerwater of alcohol. Dit is een goed voorbeeld dat later kan leiden tot discussie over oplossingen.

1. hebt u plaatsen gezien waar hydrometers worden gebruikt?na de video ’s te hebben gezien, zullen de deelnemers antwoorden dat hydrometers worden gebruikt om de accu’ s van auto ‘ s te controleren. Hydrometers worden ook gebruikt voor het controleren van antivriesniveau in autoradiatoren, zoutwatertanks, wijn en bier maken, testen van melk, en voor specifieke behoeften in vele andere industrieën. Als ze een urinetest krijgen bij de dokter, geven de urinestrips een soortelijk gewicht. Het normale bereik ligt tussen 1.020 -1.030. Waarden hoger of lager dan dat kan erop wijzen dat het lichaam niet normaal functioneert en de arts kan beginnen met andere tests om een goede diagnose te stellen.
2. toon monsters van andere hydrometers die voor deze les zijn verzameld.

1. Zoutwatervissen zijn zeer gevoelig voor veranderingen in het zoutgehalte. Hoe kun je het water controleren om te verzekeren dat de juiste hoeveelheid oceaanzout in de tank zit?
   • een hydrometer die in de tank drijft, levert een soortelijk gewichtswaarde op. Je moet dan een speciale grafiek gebruiken die de temperatuur van het water en de soortelijk gewichtswaarde vergelijkt om het zoutgehalte te bepalen.

1. plaats een object dat zinkt in een waterglas. Wat zou je doen om dit object te laten zweven?
   • voeg stoffen toe die het soortelijk gewicht van water verhogen, zoals suiker of zout.

beoordeling: De beoordeling is aan de gang met mondelinge antwoorden en discussie over vragen.

uitwerking

1. vertel de deelnemers dat hun groep een kolom met Vloeistofdichtheid gaat creëren op basis van het gemeten soortelijk gewicht van de stoffen waarmee zij eerder hebben gebruikt.
2. Instrueer deelnemers om 4 vloeistoffen te selecteren die zij willen gebruiken om de kolom te maken, anders dan gedestilleerd water, en illustreer hoe zij denken dat de dichtheidskolom eruit zal zien.
3. vertel deelnemers om hun gegevens en voorgestelde dichtheidskolom met een andere groep te delen en hun redenen uiteen te zetten om de vloeistoffen op te nemen in de volgorde waarin zij deze met gegevens illustreren.
4. vertel de deelnemers om de 25 mL gegradueerde cilinder te gebruiken om hun dichtheidskolom te maken.
5. Instrueer de deelnemers een klein plastic drinkbekertje voor 10 mL te kalibreren door 10 mL water in het bekertje te gieten en het waterniveau aan de buitenkant van het bekertje te markeren met een permanente markeerpen.
6. instrueer deelnemers om de vloeistoffen te gebruiken in de eerder gebruikte bemonsteringsflessen om hun dichtheidskolommen te maken.
7. vertel de deelnemers om de plastic maatbeker te gebruiken die zij hebben gemaakt om 10 mL van elke vloeistof te meten die in de dichtheidskolom moet worden gebruikt.
8. Instrueer de deelnemers om de cilinder lichtjes te kantelen en elke vloeistof langzaam langs de zijkant van de cilinder te gieten in de door hen aangegeven volgorde, te beginnen met de meest dichte.
9. vertel de deelnemers om op een 3 x 5 kaart hun dichtheidskolom te illustreren, zoals ze deden op hun werkblad, en deze naast hun geconstrueerde kolom weer te geven.
10. wanneer iedereen is voltooid, vertel de deelnemers om rond te lopen en bekijk de dichtheidskolommen van alle andere groepen, waarbij u er zeker van bent dat de gegradueerde cilinders niet worden verstoord.
11. de deelnemers opdracht geven de inhoud van de maatcilinder in de daarvoor bestemde container te legen en de maatcilinders te wassen met zeep en warm water.

beoordeling: De dichtheidskolommen zullen het begrip van de student weergeven en de mondelinge discussie zal dingen onthullen die correct waren of die in de toekomst kunnen worden verbeterd.

Rationale

dichtheid is een concept dat zeer conceptueel is en veel praktische voorbeelden en ervaringen helpen om een beter begrip te bevorderen. Een veel voorkomende misvatting is dat dichtheid alleen van toepassing is op vaste stoffen, terwijl het in feite ook van toepassing is op vloeistoffen en gassen. De dichtheid van een vloeistof in vergelijking met water wordt soortelijk gewicht genoemd. Soortelijk gewicht van vloeistoffen is een maatregel die voortdurend wordt gebruikt in de industrie, maar het wordt ook zeer vaak gebruikt in ons dagelijks leven van het controleren van de juiste niveaus van de auto-accu en radiator vloeistoffen om urinetests op het kantoor van de arts.

wetenschappelijke normen

NSE ‘ s INHOUDSSTANDAARD a: Als gevolg van de activiteiten in de rangen 5-8 moeten alle studenten het gebruik van hulpmiddelen en technieken, inclusief wiskunde, ontwikkelen, die zich zullen laten leiden door de gestelde vraag en het ontwerp van de onderzoeken. Het gebruik van computers voor het verzamelen, samenvatten en tonen van bewijsmateriaal maakt deel uit van deze standaard. Studenten moeten in staat zijn om toegang te krijgen, verzamelen, opslaan, ophalen en organiseren van gegevens, met behulp van hardware en software ontworpen voor deze doeleinden.

NSES-inhoud standaard B: Fysische wetenschap

als gevolg van hun activiteiten in de klassen 5-8, moeten alle studenten begrijpen dat

• een stof karakteristieke eigenschappen heeft, zoals dichtheid, kookpunt en oplosbaarheid, die allemaal onafhankelijk zijn van de hoeveelheid van het monster. Een mengsel van stoffen kan vaak worden gescheiden in de oorspronkelijke stoffen met behulp van een of meer van de karakteristieke eigenschappen.professionele ontwikkeling voor leraren in de wetenschap vereist het leren van essentiële wetenschappelijke inhoud door middel van de perspectieven en methoden van onderzoek. Wetenschappelijke leerervaringen voor leraren moeten leraren betrekken bij het actief onderzoeken van fenomenen die wetenschappelijk bestudeerd kunnen worden, het interpreteren van resultaten en het begrijpen van bevindingen die in overeenstemming zijn met de huidige wetenschappelijke inzichten.
• behandelt kwesties, gebeurtenissen, problemen of onderwerpen die van belang zijn voor de wetenschap en van belang zijn voor deelnemers.
• leraren kennis laten maken met wetenschappelijke literatuur, media en technologische middelen die hun wetenschappelijke kennis uitbreiden en hun vermogen om toegang te krijgen tot verdere kennis.
• voortbouwen op de huidige wetenschappelijke inzichten, vaardigheden en attitudes van de leraar.
• doorlopend nadenken over het proces en de resultaten van het begrijpen van wetenschap door middel van onderzoek.
• leerkrachten aanmoedigen en ondersteunen bij hun inspanningen om samen te werken. voor de professionele ontwikkeling van leraren in de wetenschappen is integratie van kennis van wetenschap, leren, pedagogiek en studenten vereist; deze kennis moet ook worden toegepast op het onderwijs in de wetenschappen. Leerervaringen voor leraren wetenschappen moeten alle relevante aspecten van wetenschap en wetenschapsonderwijs met elkaar verbinden en integreren.

beste onderwijspraktijken

• leercyclus
• onderzoek
• wetenschappelijke Procesvaardigheden

tijdsbestek

1 1/2 uur

bereiding

1. Creëer een zoutwateroplossing door 35 gram kosher zout op 1 L water te gebruiken. Combineer in de 2L fles en schud krachtig totdat het zout volledig is opgelost.
2. Maak een suikeroplossing zoals beschreven voor het zout water.
3. snijd de toppen van de 20 oz. waterflessen om een container te maken die 10 cm hoog is vanaf de bodem.
4. Maak een set vloeistoffen voor elke groep door de afsluitbare waterflessen op 1 cm van de bovenkant te vullen. Etiket elke fles op de juiste wijze met een permanente marker. De set dient 1 fles van elk van de volgende stoffen te bevatten:
   1. gedestilleerd water
   2. zout water
   3. suiker water
   4. maïssiroop
   5. isopropylalcohol
   6. olie
   7. azijn

veiligheid

Dichtheidskolommen moeten worden geleegd in een daarvoor bestemde container. Container kan worden gewassen en spoel in de gootsteen met zeep en warm water.

beoordeling

N/A

verklaring van de wetenschap

Hydrometers zijn gekalibreerd, cilindrische glazen buizen die zijn gewogen met loodschot of kwik en worden gebruikt om het soortelijk gewicht van een vloeistof te bepalen. Soortelijk gewicht is de verhouding van de dichtheid van een vloeistof in vergelijking met de dichtheid van water bij 60 graden F. Er zijn geen maateenheden verbonden met het omdat het een vergelijking is. Bijvoorbeeld, de dichtheid van water bij 60 graden F is 1.000 g / cm3. Het soortelijk gewicht is 1.000. De dichtheid van ammoniak is .8974 g / cm3. Het soortelijk gewicht in vergelijking met water is .8974, wat betekent dat het lichter is dan water.

de hydrometer wordt neergelaten in een hoge kolom van de te meten vloeistof en mag rechtop drijven. Er wordt een aflezing van de hydrometer genomen op het punt waarop het oppervlak van de vloeistof de glazen Steel raakt. Hydrometers functioneren op basis van het principe van Archimedes. Wanneer de hydrometer in een hoge kolom vloeistof wordt geplaatst, wordt de vloeistof opgejaagd door een kracht die evenredig is aan het gewicht van de verplaatste vloeistof. Hydrometers drijven lager in vloeistoffen met een lage dichtheid en hoger in vloeistoffen met een hoge dichtheid.

Er zijn universele hydrometers, maar in verschillende industrieën is het soortelijk gewicht voor vloeistoffen die zij gebruiken zeer klein. Daarom zijn hydrometers ontworpen voor grote of kleine waarden.

hand-outs

Vloeistofmeetgegevens tabel en werkblad

uitbreidingen

activiteiten in Hands-on-Plastics Kit 2 van de American Chemical Council

bakkerijen meten het soortelijk gewicht van hun beslag om de kwaliteit en consistentie te verzekeren. Onderzoek andere industrieën om te leren hoe soortelijk gewicht belangrijk is in wat ze doen.

onderzoek hoe een autoradiator werkt en het belang van antivries in de radiator. Leer hoe u het soortelijk gewicht van de vloeistof kunt vinden, zodat de radiator goed functioneert.

Lesimplementatiesjabloon

Download Lesimplementatiesjabloon: Word-Document of PDF-bestand

Equity

probeer ervoor te zorgen dat alle deelnemers hebben deelgenomen en hun ideeën mondeling of schriftelijk hebben geuit. Bij het werken in paren of groepen proberen om de groepen zo heterogeen mogelijk zijn gevoelig voor specifieke behoeften van individuen.

Resources

None available for this module.

http://www.wisegeek.com/what-does-a-car-radiator-do.htm

http://www.expertvillage.com/video/27218_cars-care-radiator-coolant.htm

http://www.encyclopedia.com/doc/1E1-hydromet.html

http://leebrewery.com/hydromet.htm

http://www.diynetwork.com/diy/lp_fish/article/0,2041,DIY_14062_2271617,00.html

http://video.aol.com/video-detail/auto-and-truck-battery-reconditioning-step-5/1607610001

http://www.ecawa.asn.au/home/jfuller/liquids/hydrometers.htm

http://www.grandpapencil.net/science/hydrom.htm

http://www.msp.umb.edu/salt_water_wedge.html

http://www.anytestkits.com/utk-specific-gravity-of-urine.htm

http://www.americanchemistry.com/s_plastics/hands_on_plastics2/introduction/default.asp