• About Science in School
  • About EIROforum
  • Submit an article
Science in School
Science in School
  • Understand
    • Recent research and science topics
      • Astronomy / space
      • Biology
      • Chemistry
      • Earth science
      • Engineering
      • General science
      • Health
      • History
      • Mathematics
      • Physics
      • News from the EIROs
      • Science and society
  • Inspire
    • People, events and resources
      • Advertorials
      • Career focus
      • Competitions and events
      • Education focus
      • Resource reviews
      • Science and society
      • Science miscellany
      • Scientist profiles
      • Teacher profiles
  • Teach
    • Activities and projects
      • Astronomy / space
      • Biology
      • Chemistry
      • Earth science
      • Engineering
      • General science
      • Health
      • History
      • Mathematics
      • Physics
      • Science and society
  • Archive
  • Login
  • Contact
Leeftijd:
11-14, 14-16, 16-19
issue 35
 -  23/05/2016

‘Handwarme‘ scheikunde

Manfred Eusterholz, Andreas Böhm, Andy Bindl, Gregor von Borstel

Vertaald door Piet Das.

Help je leerlingen bij het onderzoeken van een exotherme reactie, waarbij ze echte warmtepleisters gebruiken.


Afbeelding met dank aan
Nicola Graf

Warmtepleisters die je urenlang op je huid kunt dragen worden steeds populairder als methode om pijn te bestrijden,  en dezelfde technologie kan ook je handen warm houden op koude dagen. Maar hoe worden deze pleisters warm? Deze activiteit maakt het uw leerlingen mogelijk om dit in een les te onderzoeken.

Introductie van de activiteit

Begin met uw leerlingen door ze een hypothetisch scenario voor te leggen, waarin ze werken voor een wetenschappelijk tijdschrift. Ze krijgen een ingezonden brief en het is de taak van uw leerlingen die te beantwoorden.

Geachte mevrouw,

Ik heb vaak last van pijnlijke schouders en nek vanwege mijn werk, daarom denk ik erover om warmtepleisters te proberen, die ik overdag kan dragen om de pijn te verminderen. Ik ben er nieuwsgierig naar hoe ze precies werken en of je ze opnieuw kunt gebruiken.

De informatie op de verpakking claimt dat ze eenvoudig door lucht geactiveerd worden. Is dat waar? Zijn ze ongevaarlijk of kunnen ze misschien toch problemen geven of bijwerkingen?

Zou u zo vriendelijk willen zijn om mij te helpen? Ik dank u bij voorbaat voor uw hulp.

Susanne Musterfrau, Keulen.

Choice of warmerpads
Afbeelding met dank aan
Gregor von Borstel

De uitdaging

Leg je leerlingen uit, dat het hun taak is om de functionaliteit van de warmte pleisters te onderzoeken en antwoorden te geven op de vragen van de briefschrijfster. Ze moeten:

  1. Vragen opschrijven die ze moeten beantwoorden om uit te leggen hoe de zelfverwarmende producten werken.

Ze kunnen bijvoorbeeld nadenken over het begrip "door lucht geactiveerd '. Zou  slechts een van de hoofdbestanddelen van  lucht de warmtepleisters kunnen activeren?

  1. Gebruik maken van de materialen die beschikbaar zijn voor het beantwoorden van hun vragen, en hun vorderingen bijhouden.

De proef die hieronder beschreven is, kan worden gebruikt om de ractie in kleine aantallen te testen.

  1. Schrijf een kort antwoord aan de briefschrijfster waarin ze de functionalitiet uitleggen van de warmtepleisters op een manier dat lezers met enige kennis van scheikunde het zullen begrijpen.

De proef

Materialen

Elke grope leerlingen heft nodig:

Putting the material in a syringe
Het material in een spuit
doen

Afbeelding met dank aan
Gregor von Borstel

  • Warmtepleister of zelfverwarmende compres
  • Keukenrol of navulbare theezakjes
  • Spatel
  • Zuurstof
  • Stikstof
  • Twee 50 mL spuiten
  • Stoppers voor de spuiten
  • Drieweg buis
  • Een stuk foam pijpisolatie
  • Temperatuursensor of thermometer
  • Scharen

Werkwijze

  1. Watching what happens to the plunger
    Bekijken wat er gebeurt met
    de zuiger

    Afbeelding met dank aan
    Gregor von Borstel


    Open de pleister of compres en haal er twee spatels vol van het vulsel uit, verpak dat in een stuk keukenrol of theezakje
  2. Haal de zuiger uit een van de spuiten en doe het ingepakte material in de spuit. Doe de zuiger er weer in.
  3. Verzegel het uiteinde van de spuit.
  4. Plaats een temperatuur sensor tegen de wand van de spuit en verpak de sensor en de spuit samen in de pijpisolatie.
  5. Bekijk de opstelling een paar minuten. Verandert de temperatuur?
  6. Wat gebeurt er met de zuiger van de spuit?
  7. Haal de verzegeling eraf en druk de zuiger helemaal in.
  8. Vul een tweede spuit met stikstof.
  9. Verbind de twee spuiten door middel van de drieweg buis en druk de zuiger van de tweede spuit in om zo de stikstof in de eerste spuit te brengen.
  10. Bekijk de opstelling een paar minuten. Verandert de temperatuur in de eerste spuit? Wat gebeurt er met de zuiger van de eerste spuit?
  11. Herhaal de stappen 8-10 met zuurstof in plaats van stikstof.

Wat er gebeurt

Measuring the temperature during the reaction
De temperatuur gedurende
de reactie meten

Afbeelding met dank aan
Gregor von Borstel

Je zult gemerkt hebben dat het materiaal van de warmtepleister warmte afgeeft wanneer hij wordt blootgesteld aan lucht en nog meer warmte produceert bij blootstelling aan zuivere zuurstof. Als het gas wordt opgebruikt bij de reactie, wordt de druk in de injectiespuit minder en  beweegt de zuiger naar beneden in de spuit. Het materiaal reageert niet met stikstof, daardoor ontstaan geen warmte of is er beweging van de plunjer. Dit komt omdat de warmtepleister werkt door oxidatie van ijzer:

4Fe(s) + 3O2(g) → 2Fe2O3(s)

Dit is een exotherme reactive: er komt warmte vrij. Als je aan het eind van het experiment de inhoud van de spuit bekijkt zul je zien date r rode vlekjes (roest) bevatten.

Wat kunnen we zeggen over de koolstof en het zout die e rook inzitten? Roesten is een redox reactie, waarbij het ijzer wordt geoxideerd tot ijzer(III) ionen:

4Fe → 4Fe3+ + 12e-

En de zuurstof wordt gereduceerd:

12e- + 3O2 → 6O2-.

Het zout en de koolstof worden niet verbruikt, maar werken als elektrolyten; ze helpen de elektronenstroom tussen de elementen.

Verdere bespreking

De spuiten kunnen worden gebruikt om te meten hoeveel zuurstof wordt verbruikt bij de reactie, en je zou deze informatie kunnen gebruiken om de reactiesnelheid te bepalen. Misschien kun je met je leerlingen andere manieren bespreken om dit te beoordelen en andere exotherme reacties die kunnen worden gebruikt om een ​​warmtepleister te maken.

 

Referenties

  • Howes L (2015) Science teaching in the spotlight. Science in School 33: 30-33
  • Rau M (2011) The heat is on: heating food and drinks with chemical energy. Science in School 18: 46-51

Web referenties

  • w1 – Leer meer over Lebensnaher Chemieunterricht en ontdek meer over hun activiteiten. Zie: www.lncu.de

Institution

Science on Stage   

Auteur

Manfred Eusterholz , Andreas Böhm , Gregor von Borstel en Andy Bindl zijn alle duitse scheikunde leraren die samenwerken als onderdeel van Lebensnaher Chemieunterrichtw1 (levensecht scheikunde onderwijs; Rau , 2011). In 2015 reisden ze naar Londen, Verenigd Koninkrijk, naar het Science on Stage Europe festival, waar ze een European Science Teacher Award voor hun werk wonnen (Howes, 2015).

CC-BY-NC-SA
  • Log in or register to post comments
Log in to post a comment

Issues

  • Current issue
  • Archive

Events - Teacher Training

ELLS virtual LearningLAB: ‘Taking a fresh look: teaching molecular biology techniques in the classroom



12 April to 2 May 2021

EMBL’s European Learning Laboratory for the Life Sciences invites secondary school science teachers to explore this essential area of biological research in a virtual training course - in English - entitled ‘Taking a fresh look: teaching molecular biology techniques in the classroom’. The course is free of charge and the workload is designed to fit around a busy teacher’s schedule. Application deadline: 28 March 2021.

Institutions

Tools

  • Download article (PDF)
  • Print
  • Share

Verwandte artikelen/publicaties

  • Word een waterkwaliteitsanalist
  • Wees een magneet voor een dag
  • Een leraar fysica met heel wat in zijn mars
  • Is klimaatverandering een en al verdoemenis? Hier komen de stabilisatieschijfjes
  • Turend in de duisternis: op de basisschool modellen maken van zwarte gaten

Login / My account

Create new account
Forgot password


Contact us

Please contact us via our email address editor@scienceinschool.org.

  • More contact details

Get involved

  • Submit an article
  • Review articles
  • Translate articles

Support Science in School


EIROforum members:
CERN European Molecular Biology Laboratory European Space Agency European Southern Observatory
European Synchrotron Radiation Facility EUROfusion European XFEL Institut Laue-Langevin


EIROforum
Published and funded by EIROforum


  • About Science in School
  • About EIROforum
  • Imprint
  • Copyright
  • Safety note
  • Disclaimer
  • Archive
  • Donate
  • Contact
  • Facebook
  • Twitter
ISSN 1818-0361

CERN
European Molecular Biology Laboratory
European Space Agency
European Southern Observatory
European Synchrotron Radiation Facility
EUROfusion
European XFEL
Institut Laue-Langevin
EIROforum

Published and funded by EIROforum
  • About Science in School
  • About EIROforum
  • Imprint
  • Copyright
  • Safety note
  • Disclaimer
  • Archive
  • Donate
  • Contact
  • Facebook
  • Twitter
ISSN 1818-0361