Energiát a vízből - Hogyan állítsunk elő oxigént és hidrogént a Holdon

Energiát a vízből - Hogyan állítsunk elő oxigént és hidrogént a Holdon?

Rövid leírás:

Ebben a három tevékenységből álló sorozatban a diákok megismerkednek az elektrokémiával.

Az első tevékenység során egy voltaikus cölöpöt - egy egyszerű akkumulátort - építenek. Ez a találmány jelentette az elektrokémia kezdetét.

A diákok ezután az elektrolízist tanulmányozzák. Az elektrolízis elektromos áramot használ a víz alkotóelemeire: hidrogénre és oxigénre való szétválasztásához. Ezek a termékek felhasználhatók űrhajók hajtóanyagaként és/vagy a legénység ellátásához szükséges oxigén biztosítására.

Az utolsó tevékenység során a tanulók megvizsgálnak és használnak egy tüzelőanyag-cellát.

Téma: Tudomány, kémia, fizika

Tanulási célok

Értse meg, hogyan működik egy akkumulátor.

Végezzen kísérleti tevékenységet annak igazolására, hogy bizonyos kémiai reakciók képesek elektromosságot létrehozni.

Végezzen kísérleti tevékenységet annak igazolására, hogy az elektromosság képes bizonyos kémiai reakciókat előidézni.

Tanulmányozza a víz elektrolízisét és annak alkalmazásait.

Az üzemanyagcellák és alkalmazásuk vizsgálata.

Írjon egyensúlyi egyenleteket a REDOX kémiai reakciókhoz.

Megfelelően használja a berendezéseket a megfigyelések elvégzéséhez és rögzítéséhez.

Korosztály:

14 - 16 éves korig

Idő

Előkészítés: 1 óra
Lecke: 2 óra

Erőforrás elérhető a következőkben:

Angol, Dán, Francia, Német, Olasz, Lengyel és Spanyol

1. tevékenység: Építsd meg a saját akkumulátorodat

Ebben a tevékenységben a tanulók fémlemezekből, mosogatórongyból és ecetből egy voltaikus halmot - egy egyszerű akkumulátort - építenek. A voltaikus halom spontán kémiai reakciót használ elektromosság előállítására.

Berendezések

6 tányér cinket (csoportonként)

6 rézlemez (csoportonként)

1 mosogatórongy (csoportonként)

Olló

Ecet

Csiszolópapír

2 rugalmas gumiszalag

Krokodilcsipeszes vezetékek

Multiméter

AA elemek (opcionális)

Tevékenység 2: Elektrolízis

Ebben a tevékenységben a tanulók egy elektrolízert építenek: egy olyan eszközt, amely két elektróda segítségével elektromos áramot vezet egy folyadékba. A készüléket víz elektrolízisére fogják használni, és felfedezik, hogy a vizet szét lehet bontani alkotóelemeire: oxigénre és hidrogénre.

Berendezések

Műanyag tartály fedéllel (két lyukkal)

2 kémcső

2 acél nyomócsap

2 főzőpohár

Rézhuzal

Akkumulátor (opcionálisan: napelem)

400cm³ desztillált víz + 12g NaOH (3% oldás)

Desztillált víz

Kesztyű

3. tevékenység: Üzemanyagcella

Ebben a tevékenységben a tanulók a víz elektrolízisének termékeit (H₂ és O₂) egy üzemanyagcellában. Megvizsgálják, hogy az üzemanyagcellák hogyan termelnek áramot és hőt egy kémiai reakcióból. A tanulók mérlegelik az üzemanyagcellák lehetőségeit és korlátait a Hold felfedezésében.

Berendezések

Üzemanyagcella

Egy fecskendő

Deionizált és desztillált víz

Tápegység (akkumulátor, napelem)

Szilikon csövek és kupakok

30 ml-es főzőpoharak és belső tartályok (lásd a 2. mellékletet)

Csatlakozókkal ellátott vezetékek

működtetők (motorok, LED-ek, autók stb.)

Tudtad?

A Nemzetközi Űrállomás (ISS) fedélzetén a víz elektrolízise a fő módszer az oxigén előállítására. A vizet vizeletből, szennyvízből és kondenzvízből gyűjtik, majd az oxigéntermelő rendszerben (OGS) oxigénre és hidrogénre bontják.

Az állomás futballpálya méretű napelemtáblái jelentik az energiaforrást. Hasonló rendszert lehetne használni a Holdon is.