Προτεινόμενοι Τίτλοι Πειραματικών Ερευνών στο μάθημα της Τεχνολογίας Α΄ Λυκείου σχετικοί με Φυσική, Χημεία, Βιολογία

Παρακάτω παρουσιάζονται για κάθε προτεινόμενη έρευνα εκτός από τον τίτλο και ενδεικτικά κατατοπιστικά πειράματα που ελήφθησαν από το site του εργαστηριακού κέντρου φυσικών επιστημών Ρεθύμνου.

─► Μελέτη της σχέσης της ακτινοβόλου θερμότητας που εκπέμπει ένα σώμα και της φύσης της επιφανείας του.

ΕΚΠΟΜΠΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΟΥ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Σκοπός: Να επαληθευθεί πειραματικά ότι η ακτινοβόλος θερμότητα που εκπέμπει ένα

σώμα εξαρτάται από τη φύση της επιφάνειας του.

 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

• Παίρνουμε δυο δοχεία (ένα μαύρο και ένα στιλπνό), από τη σειρά των μεταλλικών δοχείων για τη μελέτη της ακτινοβόλου θερμότητας.

• Βράζουμε 100ml νερού σε ένα ποτήρι ζέσεως και το μοιράζουμε μέσα στα δυο δοχεία.

• Τοποθετούμε μέσα στα δοχεία από ένα θερμόμετρο.

 Σημείωση: Τα θερμόμετρα δεν είναι απαραίτητο να είναι ηλεκτρονικά, μπορεί να είναι απλά θερμόμετρα στερεωμένα με ένα μανταλάκι για να μην ακουμπάνε στο πυθμένα των δοχείων.

• Διαβάζουμε τις ενδείξεις των δυο θερμομέτρων.

• Παρατηρούμε τη μεταβολή της θερμοκρασίας στα δυο δοχεία σε ίσα χρονικά διαστήματα.   

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ:

• Το δοχείο με τη μαύρη και τραχιά επιφάνεια ακτινοβολεί εντονότερα από το άλλο που έχει τη στιλπνή επιφάνεια. 

─► Σύγκριση της θερμικής αγωγιμότητας των μετάλλων ( ή εναλλακτικά διάφορων υλικών)

ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΜΕΤΑΛΛΩΝ Σκοπός: Να αποδειχθεί η διαφορετική θερμική αγωγιμότητα των διαφόρων μετάλλων και να διαπιστωθεί ότι τα μέταλλα είναι πολύ καλοί αγωγοί της θερμότητας. 

  ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

• Σε τούβλο τοποθετούμε ένα κομμάτι θερμοσκοπικού χαρτιού και πάνω σ’ αυτό ισομήκη   ελάσματα από διαφορετικά μέταλλα. • Σημειώνουμε τη θέση κάθε ελάσματος (Fe, Cu, Al κλπ) και τοποθετούμε κάτω από το άκρο κάθε ελάσματος ένα κεράκι παραφίνης.  

• Ανάβουμε ταυτόχρονα τα κεράκια και τα αφήνουμε αναμμένα για λίγα λεπτά. (Συνήθως 5-10 λεπτά είναι ο κατάλληλος χρόνος).  

• Αφού ψυχθούν τα ελάσματα, τα απομακρύνουμε

και παρατηρούμε τα μήκη της μαύρης γραμμής

που έχει σχηματισθεί κάτω από κάθε έλασμα.

ΕΞΗΓΗΣΗ-ΘΕΩΡΗΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ  Τα μέταλλα δεν εμφανίζουν όλα την ίδια θερμική αγωγιμότητα. Όσο καλύτερος

θερμικός αγωγός είναι ένα μέταλλο, τόσο πιο γρήγορα θερμαίνεται και προσβάλλει σε

μεγαλύτερο βάθος το θερμογραφικό χαρτί. Έτσι μπορούμε να διαπιστώσουμε ποια

μέταλλα είναι οι καλύτεροι αγωγοί θερμότητας. 

 

ΠΡΟΤΑΣΗ : Να μη χρησιμοποιηθούν κεράκια αλλά θερμαντικό σώμα (μάτι) για να αποφύγουμε φωτιές και λειωμένα κεριά πάνω στους πάγκους. Επειδή μάλιστα ζεσταίνεται καλύτερα σε όλο το πλάτος του το κάθε έλασμα δεν προβληματιζόμαστε με τον έλεγχο της μεταβλητής αυτής. Το θερμογραφικό χαρτί (χαρτί που χρησιμοποιείται στα παλαιά Fax) να κολληθεί με ζελοτέϊπ κατά μήκος του κάθε ελάσματος με την τραχεία πλευρά (εκείνη που μαυρίζει) προς τα πάνω για να βλέπουμε πως εξελίσσεται το πείραμα. ─► Πως μεταβάλλεται η ένταση του ρεύματος όταν μετα-

βάλουμε την αντίσταση σε ανοικτό κύκλωμα και πως σε κλειστό κύκλωμα με μπαταρία ονομαστικής τάσης Ε;

( I=V/R , I= E/R+r )Εναλλακτικά μπορούμε να μεταβάλλουμε την τάση χρησιμοποιώντας την ίδια αντίσταση όπως παρακάτω

ΜΕΤΡΗΣΗ ΡΕΥΜΑΤΟΣ - ΤΑΣΗ - ΝΟΜΟΣ OHM Σκοπός: Να γίνει αντιληπτή η σχέση που υπάρχει ανάμεσα στην τάση και την ένταση του ρεύματος σ’ ένα κύκλωμα. 

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

• Συναρμολογούμε το κύκλωμα του διπλανού

σχήματος.Περιλαμβάνει πηγή, ροοστάτη,

διακόπτη, αμπερόμετρο, πλακέτα αντιστατών,

στη σειρά και βολτόμετρο.

  • Για αντιστάτη χρησιμοποιούμε τον 100Ω από

την πλακέτα των πέντε αντιστατών.

  • Στο βολτόμετρο χρησιμοποιούμε την κλίμακα

των 10V και στο αμπερόμετρο την κλίμακα του 100mA.

 

• Τάση θα πάρουμε από δυο μπαταρίες των 4,5V ή τροφοδοτικό.

  • Μετακινούμε το δρομέα του ροοστάτη δεξιά, αριστερά και σημειώνουμε κάθε φορά

τις ενδείξεις της έντασης και της τάσης.

  • Υπολογίζουμε την τιμή της R=V/I για κάθε περίπτωση και συγκρίνουμε τις τιμές

μεταξύ τους.

  • Βρίσκουμε τη μέση τιμή της R.

  • Συμφωνεί αυτή με την αναγραφόμενη πάνω στη πλακέτα; 

• Κάνουμε το διάγραμμα τάσης έντασης. Τι σχέση προκύπτει;

─► Σχέση της επιφάνειας ενός φωτοστοιχείου που εκτίθεται σε ηλιακή ακτινοβολία με την αναπτυσσόμενη ηλεκτρεγερτική δύναμη (ΗΕΔ) στα άκρα του και την πολική τάση εξόδου. ΑΠΟ ΤΟ ΦΩΣ ΣΤΟΝ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟ. ΦΩΤΟΣΤΟΙΧΕΙΟ Σκοπός: Να αναπτυχθεί προβληματισμός μέσα από το πείραμα για την αστείρευτη ενεργειακή πηγή που λέγεται ήλιος.                                                                                                                       ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

• Το φωτοσυλλέκτη που διαθέτει το εργαστήριό μας καλύπτουμε με ένα αδιαφανές ύφασμα ή χαρτόνι.  

•  Με ένα βολτόμετρο, ή ένα ευαίσθητο

γαλβανόμετρο μετρούμε την τάση στα άκρα του η

οποία είναι μηδέν.

  •  Απομακρύνουμε σταδιακά το χαρτόνι και

παρατηρούμε τη τάση να ανεβαίνει. Αν το πείραμα γίνει το βράδυ με το φωτισμό των

λαμπτήρων φθορισμού του εργαστηρίου, η τάση θα φθάσει και μέχρι 7-8 Volts.

  • Συνδέουμε στα άκρα   του φωτοστοιχείου ένα μικρό λαμπτήρα και παρατηρούμε ότι

δεν ανάβει αν και η τάση που μετρήσαμε προηγουμένως είναι πάνω από τις

προδιαγραφές τάσης  λειτουργίας του λαμπτήρα. Το ίδιο συμβαίνει και αν

συνδέσουμε στα άκρα του φωτοστοιχείο τον μικρό εργαστηριακό σχολικό κινητήρα.

  • Συνδέουμε το λαμπτήρα και τον κινητήρα με το τροφοδοτικό του εργαστηρίου

συνεχούς τάσης 6 V. Ο λαμπτήρας φωτοβολεί έντονα και ο κινητήρας περιστρέφεται.

  • Προκαλούμε τους μαθητές να ερμηνεύσουν τα αίτια αυτής της διαφοράς στις δύο

πηγές.

  • Στέλνουμε στον φωτοσυλλέκτη ηλιακό φως ή κάποια δέσμη ισχυρού φωτός, έχοντας

συνδέσει στα άκρα του τον κινητήρα ή τον λαμπτήρα. Παρατηρούμε ότι οι

καταναλωτές λειτουργούν τη φορά αυτή.

 

ΕΞΗΓΗΣΗ-ΘΕΩΡΗΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ:

Η τάση που μετρήσαμε όταν η πηγή  δεν είναι συνδεδεμένη με ηλεκτρικό καταναλωτή

αποτελεί την ηλεκτρεγερτική δύναμη της πηγής (E). Όταν όμως συνδέσουμε ηλεκτρικό

καταναλωτή και κλείσουμε το κύκλωμα , η πολική τάση εξόδου (V) είναι ελαττωμένη

κατά τον παράγοντα Ι.r, όπου r είναι η εσωτερική αντίσταση της πηγής (V=E-Ir).Το

φωτοστοιχείο διαθέτει μεγάλη εσωτερική αντίσταση με συνέπεια η τάση εξόδου να είναι

πολύ μικρότερη της μετρούμενης ηλεκτρεγερτικής δύναμης. Έτσι για να γυρίσει ο

κινητήρας χρειάζεται μεγάλη ΗΕΔ και αυτό μπορεί να γίνει μόνο όταν πέσει στο

φωτοσυλλέκτη, ακτινοβολία μεγάλης έντασης.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ:

• Το φωτοστοιχείο είναι μια διάταξη που μετατρέπει τη φωτεινή ενέργεια σε

ηλεκτρική και μπορεί επομένως να χρησιμοποιηθεί σαν ηλεκτρική πηγή. 

─► Πως μεταβάλλεται ο όγκος ενός αερίου σώματος με τη μεταβολή της θερμοκρασίας, διατηρούμενης της πίεσης σταθερής;

( V1/T1 = V2/T2 )

ΘΕΡΜΙΚΗ ΔΙΑΣΤΟΛΗ ΑΕΡΙΩΝ Σκοπός: Να επαληθευθεί πειραματικά με διάφορους τρόπους, η μεταβολή του όγκου

ενός αερίου σώματος με τη μεταβολή τη θερμοκρασίας, εφ’ όσο η πίεση διατηρείται

σταθερή.

                                                                                                                              

  1ος τρόπος : Με τη χρήση μανομέτρου.     

 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

     

• Παίρνουμε μια άδεια φιάλη και την

κλείνουμε καλά με φελλό, από το

κέντρο του οποίου περνά γυάλινος

σωλήνας.

 

• Το γυάλινο σωλήνα το συνδέουμε με

σωλήνα σχήματος U  που έχει λίγο

χρωματισμένο νερό (μανόμετρο).

 

 

 

     • ΠιΠιάνουμε με τα χέρια μας την άδεια φιάλη. 

• Ο αέρας  θερμαινόμενος

διαστέλλεται, πιέζει το νερό στο

μανόμετρο και έτσι ανεβαίνει στο ένα

σκέλος του μανομέτρου).

 

 3ος τρόπος : Τα υγρά ανεβαίνουν στο σωλήνα.   

  ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ  

• Σε σφαιρική φιάλη ρίχνουμε λίγο χρωματιστό νερό

(το έχουμε χρωματίσει π.χ με ελάχιστο KMnO4) .

• Κλείνουμε καλά τη φιάλη με φελλό που

διαπερνάται από λεπτό γυάλινο σωλήνα Η άκρη του

σωλήνα να είναι μέσα στο νερό,  να ακουμπά

σχεδόν στο πάτο.

 

 

 

 

•Αν κρατήσουμε και με τα δυο μας χέρια τη φιάλη

στο πάνω μέρος, ο αέρας διαστέλλεται, πιέζει το

νερό, που αναγκάζεται να ανέβει στο σωλήνα.

 

─► Η θερμοκρασία βρασμού του νερού εξαρτάται από την εξωτερική πίεση;

( Για τα πειράματα απαιτείται αντλία αναρρόφησης του αέρα. Ικανή αντλία αναρρόφησης μπορεί να φτιαχτεί ανέξοδα με μετατροπή του συμπιεστή ενός παλιού ψυγείου)

ΤΟ ΣΗΜΕΙΟ ΒΡΑΣΜΟΥ ΕΞΑΡΤΑΤΑΙ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΞΩΤΕΡΙΚΗ ΠΙΕΣΗ |Σκοπός: Να επαληθευθεί πειραματικά ότι η θερμοκρασία βρασμού του νερού εξαρτάται

από την εξωτερική πίεση. 

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

•Σε  ένα ποτήρι ζέσεως  βάζουμε ένα θερμόμετρο και λίγο νερό και το θερμαίνουμε  ώσπου να βράσει. 

• Σημειώνουμε το  σημείο  βρασμού. • Περιμένουμε  λίγο ώστε η θερμοκρασία του νερού να  ελαττωθεί σημαντικά. • Τοποθετούμε το ποτήρι  σε μια αεραντλία και αφαιρούμε τον αέρα. • Παρατηρούμε το νερό και το θερμόμετρο.  • Όταν η πίεση θα κατέβει αρκετά, το νερό θα αρχίσει να βράζει σε θερμοκρασία  αρκετά πιο χαμηλή από την κανονική θερμοκρασία

βρασμού.

 

ΣΧΟΛΙΟ: Είναι λαθεμένη η άποψη που συνδέει τον βρασμό με την έννοια του θερμού. Ένα υγρό μπορεί να βράζει σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, ή πολύ κάτω από αυτή. Ακόμη και το νερό μπορεί να βράσει σε θερμοκρασία  περιβάλλοντος αν του ελαττώσουμε την πίεση που του ασκείται.  

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: • Η θερμοκρασία βρασμού εξαρτάται από την εξωτερική πίεση.

• Οσο μικρότερη είναι η εξωτερική πίεση στη ελεύθερη επιφάνεια του υγρού τόσο μικρότερη είναι και η θερμοκρασία βρασμού και αντίστροφα.  

─► Σχετίζεται η επιφανειακή τάση με την πτητικότητα των υγρών;

ΜΙΑ ΑΠΛΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΠΙΔΕΙΞΗ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΚΗΣ ΤΑΣΗΣ                 

     Με  σύρμα κατασκευάζουμε ένα δακτυλίδι και το στηρίζουμε στη θέση του κέντρου του από ένα ευαίσθητο ελατήριο.

    Το όλο σύστημα  βυθίζουμε σε νερό ή άλλο υγρό και στη συνέχεια επιχειρούμε σιγά-σιγά να το ανασύρουμε. Θα παρατηρήσουμε ότι το ελατήριο τεντώνεται τη

στιγμή που το δακτυλίδι προσπαθεί να ξεκολλήσει από την ελεύθερη επιφάνεια του

νερού.

     Αυτό οφείλεται στις δυνάμεις που ασκούν τα μόρια της ελεύθερης επιφάνειας του υγρού στο συρμάτινο δακτυλίδι.

 

─► Άγουν καλύτερα το ηλεκτρικό ρεύμα τα μοριακά ή τα ιοντικά διαλύματα;

ΜΟΡΙΑΚΑ - ΙΟΝΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ Σκοπός: Να κατανοηθεί η διαφορά ανάμεσα στις δύο αυτές κατηγορίες διαλυμάτων.

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

 

• Συνδέουμε σε σειρά πηγή ηλ. Ρεύματος 4-12 V,  λαμπτήρα, δοχείο με διάλυμα, και διακόπτη. • Στο ποτήρι τοποθετούμε διαδοχικά τα παρακάτω

διαλύματα .

1-Διάλυμα Υδροχλωρικού οξέος.

2- Διάλυμα οξικού οξέος (ξύδι)

3- Διάλυμα υδροξειδίου του Νατρίου.

4- Διάλυμα  Χλωριούχου Νατρίου.

5- Διάλυμα αιθανόλης (Οινόπνευμα).

6- Διάλυμα ζάχαρης.

 

• Παρατηρούμε ότι ο λαμπτήρας ανάβει έντονα στα διαλύματα 1,3 και 4 (ισχυροί

ηλεκτρολύτες), ασθενέστερα στο 2 και δεν ανάβει στα 5 και 6.

• Συμπεραίνουμε ότι τα διαλύματα οξέων, βάσεων και αλάτων είναι ιοντικά ή

ηλεκτρολυτικά και άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα, ενώ τα άλλα δύο είναι μοριακά.

 

ΕΞΗΓΗΣΗ-ΘΕΩΡΗΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

 Τα οξέα οι βάσεις και τα άλατα ανήκουν στη κατηγορία των ηλεκτρολυτών. Έτσι όταν διαλύονται σε νερό ιοντίζονται (οξέα, ή ομοιοπολικές βάσεις) ή διίστανται (υδροξείδια, άλατα)παρέχοντας ιόντα τα οποία είναι φορείς του ηλ. Ρεύματος.

 Τα διαλύματα ισχυρών ηλεκτρολυτών περιέχουν σχεδόν αποκλειστικά ιόντα, τα διαλύματα των ασθενών ηλεκτρολυτών περιέχουν ιόντα και μόρια, ενώ τα διαλύματα των μη ηλεκτρολυτών περιέχουν αποκλειστικά μόρια.

─► Σύγκριση των όγκων των παραγόμενων αερίων κατά την ηλεκτρόλυση H2SO4

ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ ΔΙΑΛΥΜΑΤΟΣ H2SO4 Σκοπός:Να κατανοηθεί η διαφορά μεταξύ ηλεκτρόλυσης και ηλεκτρολυτικής διάστασης και να

δειχθεί η λειτουργία της συσκευής Hofmman.                                 

 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

  • Στη συσκευή ηλεκτρόλυσης Hoffmann τοποθετούμε διάλυμα θειικού οξέος μέχρι να γεμίσει.

• Κλείνουμε τις στρόφιγγες  και συνδέουμε τους ακροδέκτες της συσκευής με ρεύμα 4,5-12 V. • Παρατηρούμε τη διάσπαση του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο.

• Μετά από λίγο διακόπτουμε τη παροχή ηλεκτρικού ρεύματος και πλησιάζουμε αναμμένο σπίρτο στο σωλήνα με τον μεγαλύτερο όγκο αερίου (υδρογόνο). Ακούγεται ο χαρακτηριστικός ήχος που παράγεται από τη καύση του υδρογόνου.

• Στον άλλο σωλήνα πλησιάζουμε μισοσβησμένο σπίρτο ανοίγουμε το σωλήνα και παρατηρούμε την αναλαμπή φλόγας με την έξοδο του οξυγόνου.

ΕΞΗΓΗΣΗ-ΘΕΩΡΗΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Το θειικό οξύ είναι ηλεκτρολύτης και στο νερό ιοντίζεται παρέχοντας ιόντα Η3Ο+ (κατιόν), ΗSO4

- και SO42- (ανιόντα). Μόλις στείλουμε ρεύμα στο διάλυμα, τα κατιόντα

οδεύουν στο αρνητικό ηλεκτρόδιο (κάθοδος) όπου αποφορτίζονται ελευθερώνοντας αέριο Η2, ενώ τα ανιόντα πηγαίνουν στην άνοδο (+) στο οποίο οι χημικές αντιδράσεις που πραγματοποιούνται δίνουν οξυγόνο Ο2.

  

─► Σύγκριση τριών μετάλλων - χαλκού, ψευδαργύρου και αργύρου - ως προς την δραστικότητά τους.

ΣΕΙΡΑ ΔΡΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΜΕΤΑΛΛΩΝ

Σκοπός: Να δείξουμε τη σειρά δραστικότητας των μετάλλων.

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

 • Σε δυο δοκιμαστικούς σωλήνες τοποθετούμε 3-4 ml διαλύματος θειικού χαλκού στον ένα και διαλύματος νιτρικού αργύρου στον άλλο.

 • Στον πρώτο (Διάλυμα θειικού χαλκού) βυθίζουμε έλασμα ψευδαργύρου (Zn), ενώ στον άλλο (Διάλυμα νιτρικού αργύρου) βυθίζουμε έλασμα χαλκού. • Παρατηρούμε το χρώμα των ελασμάτων μετά από 5 λεπτά. 

 Σειρά δραστικότητας oρισμένων μετάλλων

Κ, Βa, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe,  Cu, Hg, Ag, Pt,Au  

ΕΞΗΓΗΣΗ-ΘΕΩΡΗΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ 

   Τα μέταλλα που είναι δραστικότερα από κάποια άλλα μπορούν να τα εκτοπίσουν από τις χημικές τους ενώσεις. Έτσι στην αντίδραση  Zn  +  CuSO4     →   ZnSO4  +  Cu   ο ηλεκτροθετικότερος  Zn παίρνει τη θέση του ασθενέστερου Cu στο αλά τι του.

   Επίσης στην αντίδραση   Cu  +  2 AgNO3   →    Cu(NO3)2  +  2Ag  ο

ηλεκτροθετικότερος  Cu παίρνει  τη θέση του ασθενέστερου Ag στο αλάτι του.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ:  

•  Τα  δραστικά  μέταλλα   εκτοπίζουν τα λιγότερο δραστικά από τις  ενώσεις τους.

─► Κατασκευή και σύγκριση απλών διαφορετικών γαλβανικών στοιχείων (μπαταριών) ως προς την απόδοσή τους.

(Θα χρησιμοποιηθούν ζεύγη μετάλλων διαφορετικής ηλεκτροθετικότητας)

ΜΠΑΤΑΡΙΕΣ ΦΡΟΥΤΩΝ Σκοπός:Να δειχθεί ένα πρωτότυπο και εντυπωσιακό Γαλβανικό στοιχείο και να κατανοηθεί η αρχή λειτουργίας του.

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 

• Συνδέουμε ένα έλασμα χαλκού (κόκκινο καλώδιο)  

και ένα έλασμα ψευδαργύρου (μπλε καλώδιο) με ένα

ψηφιακό ρολόι.

• Συνδέουμε σε σειρά στο κύκλωμα δύο φρούτα 

(πορτοκάλια λεμόνια μήλα κλπ) και βυθίζουμε σε κάθε

φρούτο δύο ελάσματα ένα χαλκού και ένα

ψευδαργύρου.

 

•Παρατηρούμε ότι το ρολόι λειτουργεί.

ΕΞΗΓΗΣΗ-ΘΕΩΡΗΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Τα μέταλλα δεν έχουν την ίδια τάση να αποβάλλουν ηλεκτρόνια. Ο ψευδάργυρος Zn είναι ηλεκτροθετικότερος του χαλκού Cu με συνέπεια στο κύκλωμα που δημιουργούμε ηλεκτρόνια να φεύγουν από το έλασμα του Zn  και να πηγαίνουν προς το έλασμα του Cu. Αυτή είναι η αρχή λειτουργίας των γαλβανικών στοιχείων. Τα  φρούτα ουσιαστικά αποτελούν τα διαλύματα των ηλεκτρολυτών με τα οξέα που περιέχουν και επιτρέπουν στα ηλεκτρόνια να κινηθούν στο κύκλωμα.

 

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ:

 • Αν συνδεθούν μέσω διαλύματος ηλεκτρολύτη δύο μέταλλα διαφορετικής ηλεκτροθετικότητας δημιουργείται γαλβανικό στοιχείο.

─► Εύρεση της καταλληλότερης τάσης για την καλύτερη επιχάλκωση αντικειμένων.

( Προηγείται καθαρισμός του αντικειμένου μέσα σε Hcl εμπορίου 10 -13% και ξέπλυμα. Το ηλεκτρόδιο ανόδου είναι από χαλκό. Το αντικείμενο μπαίνει στη κάθοδο(-) και πρέπει να είναι μικρής επιφάνειας π.χ. κέρμα. Αφού δοκιμάσουμε τάσεις 1,5 έως 9 Volt τρίβουμε με τα δάκτυλα δυνατά το αντικείμενο για να δούμε σε ποια περίπτωση έγινε καλύτερη επιμετάλλωση, δηλαδή οι κόκκοι του χαλκού δεν αποσπώνται από το αντικείμενο. Απαιτείται διάλυμα CuSO4.5H2O 150 g/L )

Εναλλακτικά : Εύρεση της καταλληλότερης έντασης ανά μονάδα επιφάνειας του επιμεταλλούμενου αντικειμένου για την καλύτερη επιχάλκωση αυτού.

( Πειραματιζόμαστε με εντάσεις από 1 – 20 Α/dm2 αντικειμένου Αν είναι κέρμα υπολογίζουμε το εμβαδόν και των δύο πλευρών του)

ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΗ ΝΟΜΙΣΜΑΤΟΣ Σκοπός: Να δειχθεί πειραματικά μια χρήσιμη  πρακτική εφαρμογή του φαινομένου της οξειδοαναγωγής .

 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

 

• Σε ποτήρι ζέσεως βάζουμε πυκνό διάλυμα θειικού χαλκού (CuSO4).

• Συνδέουμε τον αρνητικό πόλο(κάθοδο), πηγής  4,5 V(Μέχρι και 12 V) με μεταλλικό αντικείμενο π.χ.νόμισμα, το οποίο πρόκειται να επιχαλκώσουμε.

• Το θετικό πόλο της πηγής (άνοδο) συνδέουμε με έλασμα χαλκού.

• Κλείνουμε το κύκλωμα και μετά από λίγο παρατηρούμε την απόθεση του χαλκού στο νόμισμα.

ΕΞΗΓΗΣΗ-ΘΕΩΡΗΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

Στο πείραμα αυτό στην άνοδο (+) πραγματοποιείται διάλυση του χαλκού και παραγωγή ιόντων του, τα οποία στη συνέχεια οδεύουν προς την κάθοδο (-) όπου και εναποτίθενται πάνω στο μεταλλικό νόμισμα. Οι αντιδράσεις που πραγματοποιούνται είναι οι εξής: 

    (στην άνοδο): Cu  →   Cu2+   +  2e- 

 (στην κάθοδο): Cu2+   +  2e- →   Cu

 

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ: 

• Συνδέοντας στη άνοδο (+)  το μέταλλο επικάλυψης και στην κάθοδο (-) το μεταλλικό αντικείμενο που θέλουμε να επιμεταλλώσουμε, μπορούμε με το κατάλληλο ηλεκτρολύτη να κάνουμε επιμεταλλώσεις.

─► Σχετίζονται οι βαθμοί οινοπνεύματος αλκοολούχου ποτού με τον χρόνο απόσταξης;

(Απαιτούνται βραστήρας, ψυκτήρας, ηλεκτρικό μάτι ή γκαζάκι, αλκοολόμετρο, ογκομετρικός κύλινδρος. Σημειώνεται ότι το οινόπνευμα και το νερό σχηματίζουν αζεοτροπικό μίγμα και συναποστάζουν. Στην αρχή όμως αποστάζει 95% οινόπνευμα και 5% νερό. Η αναλογία αυτή σιγά – σιγά αλλάζει)

ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΡΑΚΗΣ ΑΠΟ ΚΡΑΣΙ Σκοπός: Να δειχθεί ότι το κρασί είναι ένα ομογενές μείγμα τα συστατικά του οποίου διαχωρίζονται  με απλές φυσικές μεθόδους, όπως η απόσταξη και να κατανοηθεί η διαδικασίας παρασκευής των αποσταζόμενων ποτών. 

 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

• Συναρμολογούμε τη διάταξη που εμφανίζεται στο σχήμα.  

• Βάζουμε στη μεγάλη σφαιρική φιάλη κρασί.  

• Ανοίγουμε το νερό της βρύσης έχοντας την

έξοδό του στο νεροχύτη.

• Θερμαίνουμε με καμινέτο και μετά από λίγο

η ρακή αρχίζει να τρέχει από το άλλο άκρο.  

ΕΞΗΓΗΣΗ-ΘΕΩΡΗΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ:

Τα βασικότερα συστατικά του κρασιού είναι το νερό περίπου 86% (v/v)  και η αλκοόλη

περίπου 13%(v/v). Η αλκοόλη είναι πτητικότερη του νερού με σημείο βρασμού 78οC, με

αποτέλεσμα να αποστάζει πρώτη όταν θερμαίνουμε το κρασί. Διασχίζοντας   τον 

εσωτερικό σωλήνα του ψυκτήρα ψύχεται, υγροποιείται και συλλέγεται στην έξοδο του

ψυκτήρα.

─► Συγκριτική μελέτη της περιεκτικότητας γνωστών ζωικών και φυτικών τροφίμων σε πρωτεΐνες.

ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ

Την ανίχνευση των πρωτεϊνών θα στηρίξουμε στην  αντίδραση διουρίας. Την αντίδραση αυτήν την δίδουν πρωτεΐνες, πολυπεπτίδια και γενικά ενώσεις με δύο τουλάχιστον πεπτιδικούς δεσμούς. Οι ενώσεις αυτές σχηματίζουν με Cu++  διαλυτά σύμπλοκα με  ιώδες ή μενεξελί χρώμα. 

Πείραμα 

Απαιτούμενα υλικά-σκεύη:Ασπράδι από αυγό, γάλα, λάδι, χυμός πορτοκαλιού, αλεύρι, νερό, διάλυμα  CuSO4 ,διάλυμα NαOH ,δοκιμαστικοί σωλήνες.

• Μέσα σε ποτήρι ζέσεως ρίχνουμε μικρή ποσότητα  λευκώματος αυγού (ασπράδι) και προσθέτουμε πενταπλάσια ποσότητα νερού βρύσης. Ανακατεύουμε με μία γυάλινη ράβδο. Αφήνουμε για 5΄να καθίσουν τα αδιάλυτα μέρη και να μείνει διαυγές το υπεράνω διάλυμα.

• Παίρνουμε λίγο υγρό από το διαυγές αυτό διάλυμα και το τοποθετούμε σε δοκιμαστικό σωλήνα.

• Επίσης σε  άλλους δοκιμαστικούς σωλήνες τοποθετούμε  ξεχωριστά  το γάλα, το λάδι, το χυμό του πορτοκαλιού, το αλεύρι διαλυμένο σε νερό, το  νερό. Κολλάμε αυτοκόλλητη ετικέτα πάνω στον καθένα που  αναγράφει το περιεχόμενό του.

• Προσθέτουμε λίγες σταγόνες CuSO4.

• Ανακινούμε  κάθε σωλήνα  ώστε να γίνει καλή ανάμιξη  και στη συνέχεια προσθέτουμε λίγες σταγόνες  του διαλύματος NαOH.Οι σωλήνες στους οποίους εμφανίζεται το μενεξελί χρώμα  περιέχουν πρωτεϊνικά μόρια.

─► Συγκριτική μελέτη της περιεκτικότητας γνωστών ζωικών και φυτικών τροφίμων σε λιπίδια.

ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΛΙΠΙΔΙΩΝ

Πείραμα 

Απαιτούμενα υλικά-σκεύη:λάδι, χυμός πορτοκαλιού, λιωμένο βούτυρο, αλεύρι, νερό, καθαρή αιθανόλη, δοκιμαστικοί σωλήνες.

• Σε  δοκιμαστικούς σωλήνες τοποθετούμε  ξεχωριστά  το λάδι, το χυμό του πορτοκαλιού, το λιωμένο βούτυρο, το αλεύρι διαλυμένο σε νερό, το  νερό. Κολλάμε αυτοκόλλητη ετικέτα πάνω στον καθένα που  αναγράφει το περιεχόμενό του.

• Προσθέτουμε λίγες σταγόνες  καθαρής αιθανόλης.

• Ανακινούμε  κάθε σωλήνα  ώστε να γίνει καλή ανάμιξη. Οι σωλήνες στους οποίους εμφανίζεται λευκό ίζημα περιείχαν  μόρια λιπιδίων.

Σε περίπτωση δυνατότητας χρήσεως μικροσκοπίου :

─► Συγκριτική μελέτη της περιεκτικότητας γνωστών ζωικών και φυτικών τροφίμων σε σάκχαρα.

Βλέπε σχετικά το site του ΕΚΦΕ Ρεθύμνου.

─► Μελέτη της αναπνοής σε φυτικούς και ζωικούς οργανισμούς. (Το συμπέρασμα μιας τέτοιας έρευνας θα είναι η ομοιότητα που εμφανίζεται στο ζωικό και φυτικό βασίλειο με την παραγωγή CO2 κατά την αερόβια αναπνοή).

ΑΕΡΟΒΙΑ ΑΝΑΠΝΟΗ |Κατ΄ αυτήν χρησιμοποιείται απ΄ τους οργανισμούς οξυγόνο και παράγεται διοξείδιο του άνθρακα, νερό και ενέργεια. Γίνεται από φυτά, ζώα αλλά και από πολλούς μικροοργανισμούς.

  Πειράματα

Σκοπός: Να δείξουμε την παραγωγή του διοξειδίου του άνθρακα κατά την αερόβια αναπνοή.

 

1) Αναπνοή των ζώων.Υλικά -Συσκευές:Ποτήρι ζέσεως, ασβεστόνερο, καλαμάκι.

 Εκτέλεση

Με το καλαμάκι φυσάμε αργά αλλά συνεχώς μέσα στο ασβεστόνερο. Έπειτα από λίγο παρατηρούμε ότι το ασβεστόνερο που αρχικά  ήταν διαυγές ,θολώνει. Απόδειξη ότι κατά την αναπνοή μας παράγεται διοξείδιο   του άνθρακα το οποίο αντιδρά με το υδροξείδιο του ασβεστίου που βρίσκεται στο  ασβεστόνερο και δίδει ανθρακικό ασβέστιο το οποίο είναι αδιάλυτο στο νερό. Αυτό προκαλεί και το θόλωμα.. 

Δεξιά καθαρό ασβεστόνερο. Αριστερά, ποσότητα από το ίδιο διάλυμα μετά από τη διοχέτευση των αναπνευστικών  αερίων μέσα σ΄ αυτό. 

2)Των φυτών.

Υλικά-Συσκευές:Αδιαφανές κουτί  π.χ. μεγάλο χάρτινο  κουτί απ΄ αυτά που περιέχουν  παστεριωμένο γάλα.

Ποτήρια ζέσεως, Καθαρό ασβεστόνερο, Μερικοί βλαστοί τηλέγραφου ή άλλου φυτού ή νεαρό φυτό φασολιάς. 

 Εκτέλεση

Μέσα  στο κουτί τοποθετούμε δυο ποτήρια. Στο  ένα βάζουμε  το καθαρό

ασβεστόνερο και στο άλλο μερικούς βλαστούς τηλέγραφου ή άλλου φυτού. Κλείνουμε καλά το κουτί και το τοποθετούμε σε σκοτεινό μέρος για ν΄ αποκλείσουμε τη φωτοσύνθεση. Έπειτα  από 1-2 ώρες παρατηρούμε το σχηματισμό λεπτής κρούστας πάνω στο ασβεστόνερο. Είναι κρούστα ανθρακικού ασβεστίου. Αυτό αποδεικνύει ότι και τα  φυτά απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα κατά την αναπνοή τους το οποίο στο συγκεκριμένο πείραμα  δε δεσμεύεται από το φυτό αφού λόγω της έλλειψης  φωτός δε μπορεί να φωτοσυνθέσει.

  ─► Πως επιδρούν τα όξινα διαλύματα διαφορετικού pH και η θερμοκρασία στη λειτουργικότητα των πρωτεϊνών;

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΟΞΕΩΝ ΣΕ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ Σκοπός: Να δείξουμε ότι οι πρωτεΐνες κροκιδώνονται παρουσία οξέος. 

Χρησιμοποίηση :Το πείραμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διδασκαλία των πρωτεϊνών. 

 

Πείραμα 1

Απαιτούμενα  υλικά-όργανα: ασπράδι αυγού, λεμόνι, ξύδι, υδροχλωρικό οξύ, νερό, δοκιμαστικοί σωλήνες. 

• Σπάζουμε ένα αυγό και χωρίζουμε προσεκτικά το ασπράδι απ’ τον κρόκο. 

• Διαλύουμε το ασπράδι σε διπλάσια ποσότητα  νερού βρύσης. 

• Μοιράζουμε το διάλυμα σε τέσσερις δοκιμαστικούς σωλήνες. Στον πρώτο προσθέτουμε το υδροχλωρικό οξύ, στο δεύτερο το λεμόνι και στον τρίτο το ξύδι. (Tον τέταρτο τον φυλάμε για άλλο πείραμα).

Παρατηρούμε θόλωμα στα σημεία  επαφής των δύο διαλυμάτων. Το οξύ σε κάθε περίπτωση  επέδρασε στους δεσμούς άλατος των πρωτεϊνών,  τους διέσπασε και προκάλεσε κροκίδωση. Η πρωτεΐνη έχασε τη λειτουργικότητά της, δηλ.  μετουσιώθηκε

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ Σκοπός: Να δείξουμε ότι οι πρωτεΐνες καταστρέφονται με το βρασμό. 

Χρησιμοποίηση :Το πείραμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διδασκαλία των πρωτεϊνών. 

 

 Πείραμα 1

Απαιτούμενα υλικά-όργανα: Συκώτι, πιπεριά, πατάτα, νερό, ασπράδι αυγού, οξυζενέ, δοκιμαστικοί σωλήνες,ποτήρι ζέσεως, γκαζάκι, πλέγμα θέρμανσης ,ξύλινη λαβίδα. 

• Ανάβουμε  το γκαζάκι και τοποθετούμε πάνω στο πλέγμα θέρμανσης  το ποτήρι ζέσεως με νερό για να βράσει. 

• Κόβουμε  ένα μικρό κομμάτι συκωτιού, ένα πατάτας και πιπεριάς  και το βάζουμε  μέσα  στο ποτήρι ζέσεως με το νερό που εν τω μεταξύ έχει βράσει. 

• Αφήνουμε τα υλικά να βράσουν για 5 λεπτά.

• Αδειάζουμε το νερό και κρατάμε τα υλικά πάνω σε πιατάκι. 

• Προσθέτουμε οξυζενέ. Δεν παρατηρείται αφρισμός. 

 

Πείραμα 3

 Απαιτούμενα υλικά-όργανα: ασπράδι αυγού, νερό, δοκιμαστικός σωλήνας. 

• Ρίχνουμε μέσα σε δοκιμαστικό  σωλήνα  ασπράδι αυγού.(Χρησιμοποιούμε τον τέταρτο σωλήνα  με ασπράδι της προηγούμενης ομάδας πειραμάτων).

• Βράζουμε λίγο νερό και το προσθέτουμε μέσα στο  δοκιμαστικό σωλήνα.

 

Παρατηρούμε  ότι το διάλυμα  ασπρίζει και θολώνει. Το χρώμα αυτό οφείλεται στην κροκίδωση που έπαθαν οι πρωτεΐνες (ωαλβουμίνη ) του λευκού μέρους του αυγού. 

 

Συμπέρασμα: Οι πρωτεΐνες, ένζυμα και μη, καταστρέφονται όταν εκτεθούν  σε ψηλή θερμοκρασία.        

─► Συσχέτιση της μορφολογίας των φύλλων των φυτών σε συνθήκες έλλειψης νερού.

(θα χρησιμοποιηθούν και κακτοειδή με μικρό αριθμό στοματίων ανά cm2 και λοιπά φυτά με μεγάλο αριθμό στοματίων.Βάζουμε τα φυτά από ένα σε κάθε γλάστρα και στην αρχή τα ποτίζουμε, μετά όμως δημιουργούμε συνθήκες έλλειψης νερού ποτίζοντάς τα κάθε τρεις – τέσσερις- πέντε κ.λ.π. ημέρες παρατηρώντας πόσο αντέχουν).

ΣΤΟΜΑΤΑ 6)Παρατήρηση στομάτων

Τα  στόματα αποτελούν σχιζογενείς μεσοκυττάριους  χώρους  της επιδερμίδας οι οποίοι περιβάλλονται από εξειδικευμένα  επιδερμικά κύτταρα, τα καταφρακτικά. Ο σχιζογενής χώρος λέγεται πόρος. Το εύρος του πόρου δεν είναι σταθερό αλλά μεταβάλλεται ανάλογα  με διάφορες εσωτερικές και εξωτερικές  συνθήκες. ΄Ετσι εξυπηρετεί την ανταλλαγή αερίων κατά τις λειτουργίες  της αναπνοής  της διαπνοής και της φωτοσύνθεσης. Τα καταφρακτικά κύτταρα, σε αντίθεση  με τα υπόλοιπα επιδερμικά περιέχουν χλωροπλάστες.

   

 Από καλαμποκόφυλλο