Energija iš vandens - kaip Mėnulyje pasigaminti deguonies ir vandenilio

Trumpas aprašymas:

Šiame trijų užduočių rinkinyje mokiniai sužinos apie elektrochemiją.

Pirmoje užduotyje jie sukurs voltų krūvą - paprastą bateriją. Šis išradimas tapo elektrochemijos pradžia.

Tada mokiniai studijuos elektrolizę. Elektrolizė naudoja elektros srovę vandeniui suskaidyti į sudedamąsias dalis: vandenilį ir deguonį. Šie produktai gali būti naudojami kaip erdvėlaivių degalai ir (arba) deguonis įgulai išlaikyti.

Paskutinėje užduotyje mokiniai apžiūri ir naudoja kuro elementą.

Tema: Mokslas, chemija, fizika

Mokymosi tikslai

Supraskite, kaip veikia akumuliatorius.

Atlikite eksperimentinę veiklą, kad patvirtintumėte, jog tam tikros cheminės reakcijos gali sukurti elektrą.

Atlikite eksperimentinę veiklą, kad patvirtintumėte, jog elektra gali sukelti tam tikras chemines reakcijas.

Ištirti vandens elektrolizę ir jos taikymą.

Ištirti kuro elementus ir jų taikymą.

Parašykite subalansuotas REDOX cheminių reakcijų lygtis.

Tinkamai naudoti įrangą stebėjimams atlikti ir užrašyti.

Amžiaus diapazonas:

14 - 16 metų

Laikas

Paruošimas: 1 val.
Pamokos trukmė: 2 valandos

Išteklius galima rasti:

Anglų kalba, Danų, Prancūzų kalba, Vokiečių kalba, Italų kalba, Lenkų kalba ir Ispanų kalba

1 veikla: Sukurkite savo akumuliatorių

Šios užduoties metu mokiniai iš metalinių plokštelių, indų šluostės ir acto sukonstruos voltaiko krūvą - paprastą bateriją. Voltoko krūvelėje elektrai gaminti naudojama savaiminė cheminė reakcija.

Įranga

6 cinkelių lėkštės (vienai grupei)

6 varinės plokštelės (vienai grupei)

1 šluostė (kiekvienai grupei)

Žirklės

Actas

Švitrinis popierius

2 elastinės gumelės

Laidai su krokodilo spaustukais

Multimetras

AA baterijos (pasirinktinai)

2 veikla: elektrolizė

Atlikdami šią užduotį mokiniai sukonstruos elektrolizerį - prietaisą, kuriuo į skystį, naudojant du elektrodus, tiekiama elektros srovė. Naudodami šį prietaisą jie atliks vandens elektrolizę ir sužinos, kad vandenį galima suskaidyti į sudedamąsias dalis: deguonį ir vandenilį.

Įranga

Plastikinis indas su dangčiu (su dviem skylutėmis)

2 mėgintuvėliai

2 plieniniai kaiščiai

2 ąsočiai

Varinė viela

Akumuliatorius (pasirinktinai: saulės baterija)

400 cm³ distiliuoto vandens + 12 g NaOH (3% tirpinimas)

Distiliuotas vanduo

Pirštinės

3 veikla: Kuro elementas

Atlikdami šią užduotį mokiniai naudos vandens elektrolizės produktus (H₂ ir O₂) kuro elemente. Jie tirs, kaip kuro elementai cheminės reakcijos metu gamina elektrą ir šilumą. Mokiniai apsvarstys kuro elementų galimybes ir apribojimus Mėnulio tyrimams.

Įranga

Kuro elementas

Švirkštas

Dejonizuotas ir distiliuotas vanduo

Maitinimo šaltinis (akumuliatorius, saulės baterija)

Silicio vamzdeliai ir dangteliai

30 ml ąsočiai ir vidinės talpyklos (žr. 2 priedą)

Laidai su jungtimis

Pavaros (varikliai, šviesos diodai, automobiliai ir kt.)

Ar žinojote?

Vandens elektrolizė yra pagrindinis deguonies gamybos būdas Tarptautinėje kosminėje stotyje (TKS). Vanduo surenkamas iš šlapimo, nuotekų ir kondensato ir deguonies generavimo sistemoje (OGS) skaidomas į deguonį ir vandenilį.

Energijos šaltinis - futbolo aikštės dydžio saulės baterijos. Panaši sistema galėtų būti naudojama Mėnulyje.