Pozyskiwanie wody z gleby księżycowej - nauka o filtracji i destylacji

Krótki opis:

W tym materiale uczniowie poznają zmiany stanu materii na przykładzie wody na Księżycu.

Zinterpretują dane z wykresu zależności ciśnienia od temperatury dla wody, aby umożliwić dyskusję o tym, jak zmiany stanu skupienia są inne na Księżycu w porównaniu z tym, do czego jesteśmy przyzwyczajeni na Ziemi.

Następnie porównają dwie metody rozdzielania mieszanin, w kontekście pozyskiwania wody z gleby księżycowej.

Otrzymają przygotowane wcześniej bloki analogowe gleby księżycowej i porównają prostą destylację do filtracji oraz zdecydują, która z nich jest najbardziej efektywna na Ziemi i na Księżycu.

Przedmiot: Nauka, chemia, fizyka

Cele nauczania

Dowiedz się, jak zmiany stanu zmieniają się w zależności od ciśnienia i temperatury.

Rozumienie zmian stanu w ujęciu modelu cząsteczkowego.

Naucz się używać urządzeń do destylacji w celu rozdzielenia mieszanin.

Zastosuj filtrację do rozdzielenia mieszanin.

Przeprowadzanie eksperymentów w odpowiedni sposób, z uwzględnieniem właściwego obchodzenia się z aparaturą, dokładności pomiarów oraz względów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Oceniaj metody i sugeruj możliwe ulepszenia i dalsze badania.

Interpretować procenty i zmiany procentowe jako ułamek lub dziesiętny.

Zakres wiekowy:

12 - 16 lat

Czas

Przygotowanie: 30 minut
Lekcja: 1 godzina i 20 minut

Zasób dostępny w:

Angielski, Duński, Francuski, Niemiecki, Portugalski oraz Hiszpański

Zadanie 1: Czy woda na Księżycu jest inna?

W tym ćwiczeniu uczniowie będą badać stany skupienia wody i przejścia fazowe wody. Uczniowie przeanalizują diagram fazowy wody i przeprowadzą prosty eksperyment, aby dowiedzieć się, że ciśnienie i temperatura wpływają na stan wody.

Na koniec studenci odniosą zdobytą wiedzę do badań Księżyca oraz do tego, jak można wydobyć wodę z regolitu na Księżycu.

Sprzęt

Wydrukowany arkusz dla każdego ucznia

Strzykawka

Gorąca woda

Ćwiczenie 2: Filtracja czy destylacja?

W tym ćwiczeniu uczniowie będą porównywać dwie metody oddzielania wody od piasku: filtrację i destylację. Otrzymają symulowane rdzenie lodowe/glebowe Księżyca, które wykorzystają w swoim eksperymencie i obliczą procentową masę wody wyekstrahowanej w każdym przypadku.

Sprzęt

Dla każdej grupy:

Wydrukowane arkusze robocze dla uczniów

Wstępnie przygotowane rdzenie lodowe (patrz załącznik)

Wagi ważące

Piasek i woda

Opakowanie na probówki lub podobne

2 kolby stożkowe

2 cylindry pomiarowe

Filtr

Lejek

Palnik Bunsena lub płyta grzewcza/ pierścień do gotowania

Tripod

Króciec z otworem na rurkę z tworzywa sztucznego/ gumy

Duża puszka z dziurą w boku

Kostki lodu (do chłodzenia probówek)

Mały kawałek rurki miedzianej (opcjonalnie - poprawia chłodzenie)

Wiedziałeś?

Astronauci na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej poddają recyklingowi większość wody, którą zużywają - około 75%. System odzyskiwania wody może odzyskać wodę z moczu astronautów i z ich oddechu. Jest ona filtrowana i oczyszczana i może być ponownie użyta. Średnio astronauta na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej zużywa o 90% mniej wody niż człowiek na Ziemi.

Słowa kluczowe:

Chemia, Materiały dla klasy, Księżyc, Nauka, Drugie, Gleba, Woda