Середина зимы – самое время для проведения опытов со льдом. И даже если погода за окном не радует наличием снега или мороза, как это бывает в некоторых местах, ледяные забавы внесут разнообразие в вашу жизнь и помогут проникнуться зимним настроением, ведь для их организации достаточно морозильной камеры обычного холодильника.
Сегодня мы будем не только замораживать воду и , а покажем ребенку как влияют на лед разные вещества, все ли жидкости можно заморозить, как влияет холод на различные и, конечно же, не забудем про творчество.
Начнем с тех опытов, которые впечатлили дочку больше всего.
Цветные тоннели в ледяной глыбе
Нам понадобится достаточно большой кусок льда (я заморозила, полную миску воды), а также соль, пипетка и жидкая краска (мы использовали пищевые красители желтого, зеленого и синего цветов).
Чтобы было легче извлечь замороженный лёд – облейте миску снаружи горячей водой. Теперь выкладываем лед на поднос или в большую миску. Даём ребенку соль и просим его посолить лед.
Начинается самое интересное – вы услышите, как лёд трескается и увидите появляющиеся мелкие разломы внутри ледяной глыбы. Еще через какое-то время соль начнет проедать более крупные ходы по этим разломам.
Для наглядности используйте краску – капайте её на поверхность льда и она будет проникать во все мелкие трещинки и тоннели. Этот эксперимент можно продолжать достаточно долго, пока соль не разъест весь кусок льда. Вы получите потрясающее зрелище и массу впечатлений. А кроме того успеете поговорить о том, почему соль разъедает лед.
Обратите внимание ребенка на то, что лед начал таять как только вы достали его из морозильной камеры, т.к. в комнате тепло. Когда посыпали солью – соль начала растворяться в воде на поверхности льда и получилась соленая вода, которая превращается в лед только при очень низких температурах. Например, 10% раствор соли замерзает при температуре -13 градусов. Вот этот соленый раствор и начал быстро плавить лед. А разломы и треск появились из-за сильного перепада температур между льдом и солевым раствором.
Иней на бутылке
Продолжая разговор о свойствах смеси из соли и льда создайте вместе с ребенком иней на вашей кухне. Для этого в непрозрачной ёмкости смешайте соль со снегом или с дробленым льдом (мы использовали кусочки, которые намерзли на внутренних стенках морозильной камеры) и оставьте на блюдце с небольшим количеством воды.
Через некоторое время на поверхности банки появится густой слой инея, а вода на блюдце превратится в лед. И все это в теплом помещении.
Если вы загляните внутрь бутылки, то увидите, что снег растаял. При этом температура жидкости очень низкая, меньше 0. Из-за этого на наружную поверхность бутылки оседает водяной пар, находящийся в окружающем воздухе (конденсируется) и тут же замерзает, превращаясь в иней. Замерзает и вода в блюдце, образуя ледяную корку. Этот опыт наглядно демонстрирует, как образуется иней на деревьях, когда при высокой влажности воздуха резко снижается температура.
Кроме того, этим свойством соли и льда пользуются для быстрого охлаждения напитков перед подачей на стол.
Дождь в банке
Лед поможет нам продемонстрировать ребенку круговорот воды в природе. Для этого нальём на дно 3 литровой банки горячей воды, закроем её крышкой, а сверху поставим блюдце с кубиками льда. Для наглядности можете на верхнюю часть банки приклеить солнышко.
Нагретая тем или иным способом вода испаряется, превращаясь в газ, и поднимается вверх, образуя облако водяного пара. Там оно остывает и конденсируется, переходя из газообразного состояния в жидкое (поднимите блюдце и посмотрите — сколько капель висит на крышке). Когда воды собирается достаточно много, она проливается на землю в виде дождя, что мы и видим по стекающим капелькам.
Ледяной каток
Устроим ледяной каток для игрушек? Для этого заморозим воду на подносе или плоской тарелке – это , а также фигурку человечка заморозим в половине стакана воды. Теперь катаем фигурку как на катке, параллельно объясняя, что лед скользкий, из-за того что достаточно гладкий и при этом покрыт тонкой пленкой воды, поэтому на нем так легко упасть. Если же лед посыпать песком, то он становится шершавым и упасть на нем становится труднее, впрочем, как и покататься.
Шипящий лед
Еще один опыт, который приведет в восторг вашего ребенка. Заранее замораживаем кубики из соды, воды и красителя. Я сделала это заранее, поэтому дочка ни о чем не подозревала. Когда кубики застыли – выкладываем их на тарелку, разводим уксус с водой 1:1 и предлагаем ребенку капать пипеткой раствор на цветной лед. Лед начинает плавиться и шипеть все больше и больше.
Хотите играть с ребенком легко и с удовольствием?
Дочка была в восторге, но не могла понять в чем секрет, ведь до этого капала этой же пипеткой на лед и шипения не было. Решила, что дело в воде и начала капать на оставшийся большой кусок от первого опыты – шипения нет. «Мама, признавайся, в чем фокус?» — сказала дочка и я призналась, что в кубиках сода))). Маша захотела сама в этом убедиться и заморозила еще несколько содовых кусочков, удачно повторив эксперимент через несколько часов.
Шипение же происходит в результате химической реакции уксусной кислоты и соды с образованием угольной кислоты, которая является очень нестойким соединением и тут же распадается на воду и углекислый газ, который мы наблюдаем в виде пузырьков.
Время плавления льда
Мы активно осваиваем время и решили провести эксперимент с засеканием времени таяния льда на секундомере. Разобрались где минуты, секунды и доли секунды. Приготовили два стакана с теплой и холодной водой. Одновременно положили кубики в разные стаканы и стали ждать.
В теплой воде лед растаял через 2 мин. 46 с., а в холодной — плавился 40 минут! Конечно, такого поворота событий даже я не ожидала. Устав смотреть на секундомер, дочка успела и поесть, и поиграть. А опыт назвала «очень сложным».
Замораживание различных жидкостей
Для эксперимента мы отобрали: воду, подсолнечное масло, молоко и 9% уксус. Время засекать не стали, а оставили в морозильной камере на ночь, чтобы посмотреть что замерзнет, а что нет.
На фото жидкости до и через 12 часов после заморозки. В результате полностью замерзли только вода и молоко, подсолнечное масло стало густым и мутным. В уксусе, который при такой концентрации должен замерзать при -3 градусах образовалось всего несколько льдинок, полное замерзание произошло только через 2 суток. Мы сделали вывод, что температура замерзания зависит от свойств раствора, и не каждый раствор может быть заморожен в домашней морозильной камере.
Нитка разрезает лед
Для проведения опыта нам понадобится: кусок льда, тонкая нить и утяжелители. В качестве последних мы использовали деревянные кубики, привязав их к нитке. Кубик льда располагаем на перевернутом стакане и сверху кладем нить, которую вниз с обеих сторон тянут два кубика.
Суть эксперимента заключается в том, что в месте повышенного давления на лед меняется температура его плавления. Т.о. под ниткой, которая давит, лед должен таять (как при давлении коньков на лед). А образовавшаяся вода над ниткой — замерзать из-за низкой температуры окружающей среды (лед с обеих сторон). Получается, что нитка как бы разрезает лед пополам, оставляя его сверху нетронутым.
Опыт мы проводили в холодильнике, чтобы лёд не успевал быстро таять, но разрезания кусочка не получилось. Нитка вмерзла на пару миллиметров и все. Ни увеличение давления в виде 4 деревянных кубиков, ни смена температуры не сдвинули эксперимент в нужном направлении. Кусочек льда начал стремительно таять, и опыт пришлось прекратить.
Рисование на льду
Переходим к более творческой части. Попробуйте порисовать на ледяной поверхности красками. Мы использовали гуашь. Для полоскания кисти лучше брать холодную воду, чтобы рисунок не растекался от быстрого таяния льда.
Фокус сухого льда в том, что он из твердого состояния сразу переходит в газообразное без промежуточной жидкой фазы (такой процесс называется сублимацией). Температура сублимации диоксида углерода составляет -78,5°С. Сухой лед свободно продается в двух формах — брикетами и гранулами. Для опытов удобнее использовать гранулы, поскольку они небольшого размера, их проще дозировать. С другой стороны, сухой лед — расходный материал: за день в пенопластовом контейнере испаряется до 15% его массы.
1. В одну емкость наливаем теплую воду, во вторую — средство для мытья посуды (можно использовать жидкое мыло или жидкость для мыльных пузырей).
Принцип опыта
Большая часть опытов с сухим льдом основана на одном и том же принципе. Дело в том, что при контакте с водой сухой лед начинает бурно переходить из твердого состояния в газообразное, и выглядит это как кипение, только со значительно более ярким и характерным парообразованием. Причем испаряющаяся двуокись углерода тяжелее воздуха (плотность 1,9768 кг/м3 против 1,225 кг/м3), и потому «дым» стелется по поверхности, окружающей емкость с водой, а не поднимается вверх.
2. Смазываем мылом края емкости с водой. Берем тряпичную ленту (например, вырезанную из старой наволочки) и погружаем ее в мыло.
Экспериментатор наливает в емкость воду, а затем бросает туда лед. Чем теплее вода, тем быстрее лед будет испаряться, тем короче и визуально эффектнее реакция. Вот здесь-то и возникает разделение на опытные направления. Первый вариант — это позволить ледяному пару спокойно выходить наружу и наблюдать за его распространением.
3. Бросаем в воду сухой лед — достаточно примерно половины от объема воды. Чем больше вы используете льда, тем более активным будет парообразование.
Второй вариант — ограничить ареал распространения пара, то есть, иначе говоря, испарять лед в замкнутом пространстве. Если делать это, например, в закрытой пластиковой бутылке, из нее выбьет пробку (или вообще разорвет — никогда подобного не повторяйте!), поскольку в газообразном состоянии CO2 занимает значительно больше места (плотность газа, напомним, 1,9768 кг/м3, а твердой фазы — 1560 кг/м3). Но делать это с бутылками достаточно опасно, значительно интереснее и проще надуть двуокисью углерода мыльный пузырь.
4. С помощью мыльной ленты аккуратно натягиваем на емкость мыльную пленку. Двуокись углерода окажется запертой внутри, начнет надуваться огромный мыльный пузырь (чаще всего в совокупности с множеством мелких).
Меры предосторожности:
При грамотном использовании сухой лед совершенно безопасен, как и обычный, водяной. Но необходимо соблюдать определенные меры предосторожности:
1) Обязательно используйте перчатки и никогда не допускайте длительного контакта сухого льда с кожей. Его температура -78,5 С ниже нуля, и можно получить холодный ожог. Достаточно простых матерчатых перчаток.
2) При транспортировке и хранении льда обязательно оставляйте в емкости два-три мелких отверстия диаметром по паре миллиметров. Это предохранит емкость от разрыва. Никогда не помещайте лед в герметичный контейнер.
3) Старайтесь минимально вдыхать испарения CO2 — это моэет вызвать головную боль.
Как сделать обычный серый день в жизни ребенка более ярким и запоминающимся? Просто – провести вместе с ним легкие и безопасные, но очень зрелищные опыты с сухим льдом.
Что такое сухой лед?
Рассматриваемое вещество хотя и называется льдом, но все же оно никак не связано с водой. На самом деле это диоксид углерода (CO2, углекислый газ), но в твердом агрегатном состоянии. Его особенностью, обуславливающей зрелищность проводимых для детей опытов, является свойство практически моментально переходить из твердой фазы в газообразную, минуя промежуточную жидкую ступень (поэтому он и зовется «сухим льдом»). Происходит данное действо при малейшем нагревании вещества, которое необходимо хранить в специальном холодильном контейнере. Если его достать из контейнера и оставить при комнатной температуре, то уже через пару секунд из твердого кусочка начнет образовываться газ (сублимирование). А если полить сухой лед горячей водой, то этот процесс пойдет в бешеном темпе.
Тем, кто решился на проведение экспериментов с сухим льдом, необходимо знать следующее:
- данное вещество стоит недорого, но продается в основном большими партиями, большую часть стоимости составляет цена контейнера (сухой лед – 90 или 100 рублей за килограмм, а контейнер — 500);
- даже находясь в контейнере, сухой лед медленно, но испаряется, поэтому приобретать его нужно непосредственно перед «днем X»;
- в сухом виде диоксид углерода имеет температуру около -75 градусов, если долго держать его незащищенными руками, то можно получить ожог – требуются перчатки;
- образующийся газ абсолютно безопасен, но помещение все-таки требуется проветривать, иначе может заболеть и закружиться голова.
Опыты, эксперименты и фокусы
Описанные выше особенности сухого льда используются в основном для показа фокусов и проведения зрелищных шоу. Ниже представлено описание самых простых, красивых и запоминающихся опытов.
Опыт №1 – «Надуваем шарик»:
- отломить небольшой кусочек вещества;
- поместить внутрь воздушного шарика;
- завязать хвостик и подождать – через несколько секунд шарик начнет надуваться (если слишком много вещества, то может и лопнуть).
Опыт №2 – «Тушим огонь»:
- поместить в банку обычную свечку и поджечь;
- насыпать по краям небольшое количество вещества – через пару секунд газ заполнит банку, и свечка потухнет;
- попытаться поджечь свечу заново – это невозможно, так как углекислый газ не горит, а кислорода в банке больше нет.
Опыт №3 – «Дым на танцполе»:
- приглушить в комнате свет и включить танцевальную музыку;
- предложить детям потанцевать;
- незаметно для них положить достаточное количество твердого диоксида углерода в глубокую емкость;
- налить горячую воду – из емкости на танцпол повалит густой белый дым (очень красиво!).
Опыт №4 – «Гигантский мыльный пузырь»:
- подготовить узкую, но длинную полоску ткани или ленту;
- поместить в таз кусочек вещества и полить горячей водой;
- тщательно намочить ткань в жидкости, которая используется при мытье посуды;
- взять ткань за концы и провести ею вдоль таза, плотно прижимая к его краям;
- подождать несколько мгновений – начнет надуваться огромный мыльный пузырь с газом внутри, который потом лопнет, и его газообразное содержимое красиво растечется по сторонам.
Опыт №5 – «Танцующие пузыри»:
- положить в глубокую и широкую кастрюлю кусочек льда и подождать, пока он наполнится газом;
- надувать обычные мыльные пузыри и пускать их в кастрюлю – пузырики будут красиво, словно живые, парить и танцевать над газом.
Опыт №6 – «Белые пузырики»:
- приготовить небольшую пластиковую бутылку с крышкой;
- положить в нее немного твердого диоксида углерода и слегка полить его горячей водой;
- проткнуть бутылку недалеко от крышки и плотно вставить пластмассовую трубочку;
- подготовить в небольшой емкости густой мыльный раствор;
- смочить конец трубки мылом – надуется белый пузырик, который можно брать в руки, если надеть на них шерстяные варежки.
- Если этот опыт провести более масштабно – взять большую емкость (канистру), толстую трубку и много сухого льда, то можно устроить грандиозное шоу с огромными белыми пузырями.
Таким образом, сухой лед – это прямое доказательство того, что привычные и незаметные глазу вещи, такие как углекислый газ, могут удивлять и детей, и взрослых. Достаточно только изучить их свойства и поэкспериментировать с разными состояниями.
К сожалению, большая часть школьников терпеть не могут такие предметы как физика и химия. Они даются непросто, в особенности, если учитель не подкрепляет свои действия интересными наглядными примерами химических или физических реакций. Родители могут помочь детворе полюбить непростую науку, если с раннего возраста демонстрировать в домашних условиях, параллельно рассказывая им про удивительные качества обыкновенных веществ.
Химические опыты для детей в домашних условиях
Еще в детсадовском возрасте малышей можно заинтересовать такими увлекательными занятиями. Не стоит забывать, что показывая занимательные опыты по химии для детей, следует быть предельно осторожными и соблюдать строгие меры безопасности. Хотя применяемые вещества не нанесут ощутимого вреда участникам процесса, все же с юных лет детям следует рассказывать, как себя вести на подобных уроках. Можно перенести весь процесс на улицу или в кухню, а вот в жилых помещениях лучше не экспериментировать.
Диоксид углерода, или как его еще называют – сухой лед, используют не только для охлаждения напитков и мороженого, но и для научных экспериментов у любознательных почемучек. Эти твердые кристаллы, которые нуждаются в правильной транспортировке и хранении в специальных контейнерах, можно приобрести в специализированных магазинах. Вещество часто применяется в опытах для детей в домашних условиях.
Опыты с крахмалом для детей
Не стоит расстраиваться, если под рукой нет кубиков сухого льда, ведь можно воспользоваться тем, что есть в кухонном шкафчике каждой хозяйки. К примеру, веселые опыты для детей в домашних условиях можно провести с применением картофельного крахмала:
- Самое простое действо, которое можно произвести с крахмалом – окрасить его при помощи йода. Для этого следует развести крахмал в воде и капнуть в него пипеткой антисептика. Жидкость посинеет.
- Опыты для детей в домашних условиях позволяют не просто заинтересовать деток, но и пополнить копилку их знаний. Для этого потребуется разрезанный пополам картофель и огурец. На серединку кусочков нужно капнуть йод. При этом картошка посинеет, а огурец будут иметь коричневое пятнышко из-за отсутствия в нем крахмала.
Неужели можно использовать простое коровье молоко как-то иначе, а не по назначению? Естественно, да, и такой эксперимент будет очень интересен деткам школьного возраста:
Физические опыты для детей в домашних условиях
Не только химией можно заинтересовать детвору. Скучную физику можно «оживить» и интересные опыты для детей в домашних условиях тоже принесут пользу. Все то, о чем малыш знает, но не может увидеть своими глазами, удаться пронаблюдать в действии с помощью простых и интересных испытаний. Как и с химией, безопасность детей должна быть под контролем взрослых.
Опыты с воздухом для детей
Есть различные эксперименты, при помощи которых можно понять, как невидимый воздух влияет на окружающие предметы:
- Если взять два лимона, один из которых чистить от кожуры, и поместить оба в воду, то «голый» сразу утонет. Тот, который остался «одетым» будет держаться на поверхности благодаря воздуху, который в виде мелких пузырьков, в большом количестве содержится в шкурке плода.
- Интересные опыты с воздухом для детей должны быть безопасными, как тот, в котором используется лишь шарик и бутылка. На пустую пластиковую емкость надевают шар и опускают дно в хорошо теплую При нагревании воздуха в бутылке воздух будет расширяться, и надувает шарик.
Опыты со звуком для детей
Все слышат шум ветра, но никто его не видит, так как звук – это невидимка. Но есть интересные опыты для детей, которые позволят поэкспериментировать с ним и узнать много нового. Проводить их можно как с малышами из детского сада, как и со школьниками старших и младших классов. Для этого не потребуется специального оборудования, ведь все нужное есть в каждом доме:
- Красивый звук можно получить при помощи обычных бокалов. Нужно взять несколько разных форм и размеров и наполнить их водой. Затем мокрым пальцем нужно водить по ободку извлекая разные звуки.
- Опыты для детей в домашних условиях – это легко. Нужно взять пластиковый стаканчик и разрезать его пополам. После его обмакивают в моющее средство. Потом кольцо нужно поднести к музыкальной колонке. Когда музыка тихая – пленка будет мелко вибрировать, а при звучании басов – надуваться.
Опыты с магнитами для детей
Полярность – понятие совершенно неизвестное малышу. Но если показать на деле, как действуют плюс и минус, то, возможно, родителям удастся так заинтересовать свое чадо, что из него вырастет известный физик. Такие зрелищные опыты для детей можно использовать в качестве дополнительных занятий:
- На стол нужно насыпать горсть мелких гвоздиков или булавок, а под столешницу поместить мощный магнит. Поворачивая его, гвоздики начинают «танцевать».
- Если взять два магнита и приблизить друг к другу, то в случае разной полярности они будут притягиваться, а при одинаковой – отталкиваться.
Опыты с электричеством для детей
Каждый родитель рассказывает своему чаду об ответственном обращении с электричеством. Но если это не 220 Вольт, то такие опыты со статическим электричеством для детей вполне безобидны и даже полезны для развития:
- Взяв надутый воздушный шарик его нужно потереть шерстяной рукавичкой, придав ему положительный заряд. Заряженный таким способом, он сможет притягивать к себе все, что имеет отрицательный заряд – волосы, маковые зернышки и прочее.
- Маленьким деткам будет интересно посмотреть на танцующих куколок. Для этого нужно вырезать маленькие бумажные фигурки и положить их любую поверхность. Натерев пластиковую линейку или расческу о кусок шерсти, следует опустить ее над вырезками. Намагничиваясь, они начинают кружить в танце.
В этом материале мы рассмотрим некоторые интересные свойства сухого льда, а также выясним, как именно он взаимодействует с водой и некоторыми щелочными индикаторами.
Первым делом ознакомимся с процессом опытов в видеоролике
В ходе опытов нам понадобится:
- сухой лед;
- фенолфталеин;
- тимолфталеин;
- гидроксид натрия;
- тимоловый синий;
- индигокармин;
- колбы;
- мерный цилиндр;
- аммиачный раствор.
Первые индикаторы, то есть фенолфталеин и тимолфталеин бесцветны в нейтральной среде. Однако стоит подщелочить их гидроксидом натрия, как индикаторы поменяют свои цвета.
Добавляем в раствор сухой лед. В результате начинает вырабатываться углекислый газ, который входит в реакцию с раствором гидроксида натрия. При этом образуется карбонат или гидрокарбонат натрия, в зависимости от пропорций. Кислотность в растворе меняется, в результате чего индикаторы также меняют свои цвета.
Следующие индикаторы, которые будут использоваться в ходе опыта, это тимоловый синий и индигокармин. Первый индикатор в нейтральном растворе имеет желтую расцветку, а второй – синюю.
Подщелачиваем раствор. Тимоловый синий становится синим, а индигокармин зеленым. Индигокармин в сильно щелочной среде желтеет.
Попробуем добиться этого.
Кидаем в колбы сухой лед. Спустя некоторое время тимоловый синий становится желтым, а потом оранжевым, а индигокармин становится синим.
Напоследок представим последний опыт, в ходе которого будет использован универсальный индикатор, который заливаем в мерный цилиндр, добавляем теплую воду, после чего добавляем аммиачного раствора, после чего раствор меняет цвет в синий.
Добавляем еще немного воды.
И в конце концов кидаем в цилиндр небольшие кусочки сухого льда.