从月球土壤中提取水 - 学习过滤和蒸馏的知识

简要描述。

在本资料中,学生将以月球上的水为例,了解物质状态的变化。

他们将解释水的压力与温度图的数据,以便讨论与我们在地球上习惯的状态变化相比,月球上的状态变化有什么不同。

然后,他们将在从月球土壤中提取水的背景下,比较两种分离混合物的方法。

他们将得到预先准备好的月球土壤模拟块,比较简单的蒸馏和过滤,并决定哪种方法在地球和月球上最有效。
课题。 科学、化学、物理
学习目标

  • 了解状态的变化如何因压力和温度而变化。
  • 从粒子模型的角度来理解状态的变化。
  • 学习使用蒸馏设备来分离混合物。
  • 使用过滤来分离混合物。
  • 适当地进行实验,适当地考虑到仪器的正确操作、测量的准确性以及健康和安全因素。
  • 评估方法并提出可能的改进和进一步的调查。
  • 将百分比和百分比变化解释为分数或小数。
  •  
    年龄范围。
    12 - 16岁
     
    时间
    准备工作。30分钟
    课程:1小时20分钟
     
    资源可用于。
    活动1:月球上的水是否不同?

    在这个活动中,学生将研究水的状态和水的相变。学生将分析水的相图,并进行一个简单的实验,了解压力和温度对水的状态的影响。

    最后,学生将把他们所学到的知识与月球探索联系起来,以及如何从月球的岩浆中提取水。
    设备

  • 为每个学生打印的学生工作表
  • 注射器
  • 热水
  • 活动2:过滤还是蒸馏?

    在这项活动中,学生将比较两种从沙子中分离水的方法:过滤和蒸馏。他们将得到模拟的月球冰/土芯,在实验中使用,并计算每种情况下提取的水的质量百分比。
    设备

    对于每一个小组。  
  • 打印的学生工作表
  • 预先准备好的冰块(见附件)。
  • 称重秤
  • 沙子和水
  • 试管包装或类似产品
  • 2个锥形瓶
  • 2个测量缸
  • 过滤器
  • 漏斗
  • 本生灯或热板/沸腾环
  • 三脚架
  • 带孔的塑料/橡胶管的塞子
  • 侧面有孔的大罐子
  • 冰块(用于冷却试管)
  • 一小块铜管(可选--改善冷却)。
  • 你知道吗?

    国际空间站上的宇航员回收了他们使用的大部分水--约75%。水回收系统可以从宇航员的尿液和他们的呼吸中回收水。这些水经过过滤和清洁,可以再次使用。平均而言,国际空间站的宇航员比地球上的人少用90%的水。

    欧空局宇航员蒂姆-皮克在国际空间站吞下水