ВИЗНАЧАЄМО РИЗИКИ
Які небезпечні та проблемні ситуації можуть статися під час роботи з переліченим обладнанням і реактивами? Якими мають бути ваші дії в разі небезпеки?
Під час роботи можуть виникнути опіки від гарячої води чи лампи розжарювання, порізи склом при пошкодженні банок, а також ураження електричним струмом через несправні прилади. У разі небезпеки необхідно негайно вимкнути електричне обладнання з мережі, припинити роботу та повідомити вчителя. Якщо стався опік, слід підставити уражену ділянку під струмінь холодної води, а при порізі склом — обробити рану та скористатися аптечкою.
ЩО МИ МАЄМО ЗРОБИТИ?
Запропонуйте план дослідження (для моделювання парникового ефекту).
Мій план дослідження складається з таких кроків:
- Підготувати чотири прозорі посудини з шаром піску на дні та встановити в кожну термометр.
- Створити різні газові суміші: першу залишити з повітрям, у другу додати водяну пару, у третю — пару і вуглекислий газ, у четверту — лише вуглекислий газ.
- Розмістити перед кожною посудиною джерело тепла на однаковій відстані.
- Фіксувати зміну температури в кожній ємності через рівні проміжки часу, поки нагрівання не припиниться.
- Порівняти отримані дані та зробити висновок про те, який газ спричиняє найшвидше зростання температури.
ПОМІРКУЙТЕ
Які об’єкти слід підготувати, щоб дослідити вплив вуглекислого газу та водяної пари в повітрі на парниковий ефект?
Для дослідження необхідно підготувати чотири великі скляні банки або пластикові бутлі, чотири побутові термометри, пісок для моделювання поверхні Землі та потужну лампу розжарювання як джерело тепла. Також знадобляться джерела газів: чашка з окропом для отримання водяної пари та апарат Кіппа (або реакція соди з оцтом) для отримання вуглекислого газу.
ПОМІРКУЙТЕ
Які умови експерименту мають бути постійними, а які — змінними?
Постійними умовами мають бути форма та об’єм посудин, матеріал, з якого вони виготовлені, кількість піску на дні, потужність джерела тепла та відстань від нього до кожної ємності. Змінною умовою є склад газової суміші всередині кожної посудини (наявність водяної пари чи вуглекислого газу).
Які параметри (властивості) потрібно вимірювати?
Під час дослідження необхідно вимірювати температуру газової суміші всередині кожної посудини та фіксувати час, протягом якого відбуваються ці зміни.
5. Результати дослідження
Припустимо, що початкова температура в кімнаті становила 20 °C. Джерело світла (лампу) увімкнули на 15 хвилин, а потім вимкнули.
Розподіл вмісту посудин:
- Посудина 1: Повітря (контрольна).
- Посудина 2: Повітря + водяна пара.
- Посудина 3: Повітря + водяна пара + вуглекислий газ ($CO_2$).
- Посудина 4: Повітря + вуглекислий газ ($CO_2$)5.
| Час, хв | Температура в посудині 1 (°С) (Повітря) | Температура в посудині 2 (°С) (Водяна пара) | Температура в посудині 3 (°С) (Пара + CO2) | Температура в посудині 4 (°С) (CO2) | Етап |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 20,0 | 20,0 | 20,0 | 20,0 | Старт |
| 5 | 22,0 | 23,5 | 24,0 | 22,5 | Нагрівання |
| 10 | 24,0 | 26,5 | 28,0 | 25,5 | Нагрівання |
| 15 | 25,0 | 28,0 | 30,5 | 27,0 | Максимум (Вимкнення лампи) |
| 20 | 23,0 | 27,0 | 29,5 | 26,0 | Охолодження |
| 25 | 21,5 | 26,0 | 28,5 | 25,0 | Охолодження |
6. Побудуйте графік залежності температури всередині посудини від часу, на якій нанесіть результати спостереження для всіх посудин
ЯКИЙ ВИСНОВОК МИ МАЄМО ЗРОБИТИ?
Який висновок ми маємо зробити? Схарактеризуйте вплив кожного газу на парниковий ефект.
На мою думку, висновок має підтвердити, що додавання водяної пари та вуглекислого газу до повітря призводить до швидшого і сильнішого нагрівання суміші. Вуглекислий газ має високий парниковий фактор і значно посилює затримання тепла, а водяна пара, попри менший парниковий фактор, робить найбільший загальний внесок у парниковий ефект через свій великий вміст у повітрі.
ДЛЯ ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ ОБГОВОРІТЬ ПИТАННЯ
1. Чи впливає на отримані результати те, які посудини використовувати? Як це можна перевірити?
Я думаю, що тип посудини впливає на результати, оскільки різні матеріали мають різну теплопровідність і прозорість для інфрачервоного випромінювання. Перевірити це можна, провівши паралельний дослід із двома порожніми посудинами з різних матеріалів за однакових умов нагрівання.
2. Чи впливає на результат, якщо половину дослідів виконати в пластиковому 5-тилітровому бутилі, а решту — у скляному акваріумі?
Це суттєво вплине на результат і зробить експеримент неточним, оскільки через різний об’єм і матеріал ємностей неможливо буде визначити, що саме вплинуло на зміну температури — газ чи властивості самої посудини.
3. Чи можна стверджувати, що вміст водяної пари в посудинах 2 і 3 приблизно однаковий?
Так, я думаю, що вміст водяної пари в цих посудинах приблизно однаковий, оскільки в обох випадках використовувалося ідентичне джерело пари та однаковий час підготовки.
4. Окрім запропонованого в описі дослідження, у який спосіб ще можна було б підготувати вологу атмосферу в посудинах?
На мою думку, вологу атмосферу можна підготувати, якщо покласти на дно добре зволожену губку, розпилити воду всередину за допомогою пульверизатора або використати вологий ґрунт замість сухого піску.
5. Чи впливає розміщення термометра на дні ємності (ближче або далі від джерела теплоти) на результат дослідження?
Так, розміщення термометра суттєво впливає на результат, оскільки ближче до джерела теплоти він буде фіксувати інтенсивніше пряме нагрівання, тому для точності експерименту термометри в усіх посудинах мають бути розташовані на однаковій відстані від ламп.
6. Опишіть, як би змінився план експерименту, якщо ви мали б разом із водяною парою та вуглекислим газом дослідити також вплив метану на парниковий ефект. Скільки тоді знадобилося б підготувати посудин?
Для дослідження впливу метану план експерименту доповнився б етапом заповнення окремих посудин цим газом за допомогою газовивідної трубки. Я вважаю, що в такому разі знадобилося б підготувати 8 посудин, щоб перевірити всі можливі комбінації: чисте повітря, три види газів окремо (пара, CO2, метан), три варіанти парних сумішей та одну посудину з поєднанням усіх трьох компонентів одночасно.