Учебная модель для демонстрации основ молекулярно- кинетической теории

Учебная модель для демонстрации основ молекулярно- кинетической теории

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение позволяет расширить диапазон решаемых задач путем демонстрации влияния температуры на скорость химической реакции. Учебная модель имеет сосуд 1 с жидкостью. Три группы имитаторов молекул помещены в сосуд 1. Каждый из имитаторов вьшолнен в виде пустотелого корпуса 2 с рабочей гранью 3 и имеет постоянный магнит. Магниты 4 первой группы закреплены на рабочей грани внутри - пустотелого корпуса.Каждый магнит 5 второй группы имитаторов молекул установлен на грани и обращен к ней полюсом, противоположным обращенному к грани полюсу каждого магнита 4 первой группы. Каждый имитатор молекул третьей группы имеет ось в корпусе и стопор в виде биметаллической пластины, взаимодействующей с магнитом 9. Магнит закреплен на оси 7 ниже своего центра тяжести поворотно и обращен к грани полюсом, одноименным с полюсом магнита 4 в имитаторах молекул первой группы. 7 ил. с @ (Л А А 00 ел vi О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4-,4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР .

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTMA (21) 3773311/28-12 (22) 17.07.84 (46) 30.01.86. Бюл.Ф 4 (71) Донецкий медицинский институт им. M.Ãoðüêoão

-(72) А.M. Биренбаум, Л.Г.Балычевцева и О.А.Верхова (53) 654.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1105934, кл. G 09 В 23/28, 26.04.82. (54) УЧЕБНАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ОСНОВ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ

ТЕОРИИ . (57) Изобретение позволяет расширить диапазон решаемых задач путем демонстрации влияния температуры на ско рость химической реакции. Учебная модель имеет сосуд 1 с жидкостью.

Три группы имитаторов молекул поме„„SU„„1208576 A щены в сосуд 1. Каждый из имитаторов выполнен в виде пустотелого корпуса

2 с рабочей гранью 3 и имеет постоянный магнит. Магниты 4 первой группы закреплены на рабочей грани внутри пустотелого корпуса. Каждый магнит 5 второй группы имитаторов молекул установлен на грани и обращен к ней полюсом, противоположным обращенному к грани полюсу каждого магнита 4 первой группы. Каждый имитатор молекул третьей группы имеет ось в корпусе и стопор в виде биметаллической пластины, взаимодействующей с магнитом 9. Магнит закреплен на оси 7 ниже своего центра тяжести поворотно и обращен к грани полюсом, одноименным с полюсом магнита 4 в имитаторах молекул первой группы.

7 ил.

1208576

Изобретение относится к учебным моделям для демонстрации основ молекулярно-кинетической теории, в частности, в учебных заведениях по ,химических дисциплинам.

Цель изобретения — расширение диапазона решаемых задач путем демонстрации влияния температуры на скорость химической реакции.

На фиг. 1 изображена предлагаемая учебная модель, общий вид; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — имитатор первой группы молекул; на фиг. 4 — имитатор второй группы молекул „на фиг. 5 — имитатор третьей группы молекул; на фиг. 6 сечение Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 сечение В-В на фиг. 5.

Учебная модель для демонстрации основ молекулярно-кинетической теории содержит сосуд 1 с жидкостью и помещаемые в сосуд три группы имитаторов молекул, каждый из которых выполнен в виде пустотелого корпуса 2 с рабочей гранью .3 и имеет постоянный магнит (фиг. 1 и 2). Магниты 4 первой группы имитаторов молекул одноименными полюсами закрепле— ны на рабочей грани 3 внутри пустотелого корпуса 2, а каждый магнит 5 второй группы имитаторов молекул установлен посредством кронштейна 6 на рабочей грани 3 пустотелого корпуса 2 и обращен к ней полюсом, противоположным обращенному к рабочей грани 3 полюсу каждого магнита 4 первой группы имитаторов молекул.

Каждый имитатор молекул третьей груп пы имеет установленную в пустотелом корпусе 2 ось 7 и стопор 8 в виде биметаллической пластины, взаимодейrTâóþùåé с магнитом 9 (фиг. 5. — 7).

Магнит 9 имитатора молекул третьей группы закреплен на оси 7 ниже своего центра тяжести с возможностью поворота относительно оси и обращен к рабочей грани 3 полюсом, одноименкьпч с полюсом магнита 4 первой группы имитаторов молекул. Все три группы имитаторов молекул снабжены грузом 10, удерживающим рабочую грань 3 в вер- тикальном положении. Рабочие грани 3 маркированы, например, цветом. Имитаторы молекул третьей группы снабжены крьппкой 11 с уплотнением 12.

В сосуде размещены также мешалка, нагреватель и термометр (не показаны) . отталкиваются, а разноименные полюса магнитов 5 и 9 не могут

:притянуться, так как расстояние

ЗО между кими остается слишком

Учебная модель для демонстрации основ молекулярно-кинетической теории работает следующим образом.

Три группы имитаторов молекул помещают в сосуд 1 с жидкостью, например водой, (см.фиг. 1 и 2). При этом количество имитаторов молекул первой группы с магнитами 4 должно быть больше, чем имитаторов молекул второй группы с магнитами 5. Вес и объем имитаторов молекул подобраны так, чтобы обеспечить взвешенное состояние их в воде.

Включают мешалку, после чего все имитаторы начинают беспорядочно перемещаться. При сближении имитаторов молекул первой и второй групп рабочими гранями 3, разноименные полюса магнитов 4 и 5 притягиваются и имитаторы молекул соединяются, имитируя объединение молекул в ходе химической реакции. Имитаторы молекул третьей группы не могут взаимодействовать с имитаторами молекул первой и второй групп, поскольку одноименные полюса магнитов 4 и 9 большим даже при соприкосновении рабочих граней 3 имитаторов молекул второй и третьей групп.

Поскольку, имитатор >в молекул первой группы больше, чем имитаторов молекул второй группы, то даже при полном использовании имитаторов молекул второй группы в воде остается избыток "непрореагировавших" имитаторов молекул первой группы.

Для демонстрации влияния температуры на скорость химической реакции включают нагреватель и нагревают воду в сосуде до определенного уровня. При этом прогреваются имитаторы молекул третьей группы, что приводит к изгибу биметаллической пластинки стопора 8 и выходу его иэ соприкосновения с постоянным магнитом 9. Под действием силы тяжести магнит 9 поворачивается на оси 7 на

180 .При этом к рабочей грани 3 будет обращен уже разноименный полюс по отношению к магнитам 4 первой группы имитаторов молекул. Поэтому при соприкосновении рабочих граней

3 имитаторов молекул первой и третьей групп они притянутся и "вступят

1208576

4 0

20 формула изобретения

50 в реакцию". Таким образом„ будет наглядно показано, что при повьш:енин температуры количество молекул, преодолевающих энергетический барьер и вступающих в реакцию, увеличивается.

В зависимости от свойств биметаллической пластинки стопора 8 или от уровня, на котором установлей стопор 8, освобождение и поворот постоянного магнита 9 в каждом имитаторе молекулы третьей группы про— исходит при определенной, менее или более высокой температуре.

После окончания демонстрации в имитаторах молекул третьей группы крышку 11 снимают и магниты 9 возвращают в исходное состояние.

Пример 1. Демонстрация стерического (пространственного) фактора во взаимодействии молекул. Помещают в воду одну или несколько пар имитаторов молекул первой и второй групп. Включают мешалку. Убеждаются в том, что "реакция происходит только при сближении активных участков молекул, которые имитируются маркированными рабочими гранями 3.

Пример 2. Демонстрация зна— чения энергии молекул для возникновения химической реакции. Помещают в воду сначала имитаторы молекул с низкой энергией (имитаторы с одноименной ориентацией полюсов . магнитов), а затем имитаторы молекул с высокой энергией" (имитаторы с разноименной ориентацией полюсов).

Включают мешалку и устанавливают, что "реагируют" только молекулы

"с высокой энергией". Для большей наглядности. имитаторы могут быть маркированы разными цветами.

Пример 3. Демонстрация влияния температуры на скорость химической реакции. Помещают в воду имитаторы молекул. всех трех групп. Включают мешалку. Происходит взаимодействие имитаторов молекул первой и второй групп. Отмечают количество

"прореагировавших молекул". Затем нагревают воду до определенной температуры. Отмечают, что в реакцию теперь включается дополнительное количество молекул за счет возникающего взаимодействия между имитаторами молекулпервой итретьей групп.

Пример 4. Демонстрация определения коэффициента Q 10. Коэффициент Q 10 показывает, во сколько раз возрастает скорость реакции при

Э повышении температуры на 10 С. Для химических реакций этот ко"ффициент равен 2 — 4. Подбирают нужное количество имитатэров молекул трех групп и ставят опыт, как в примере 3. Устанавливают количество llpnpearировавших" имитаторов молекул при исходной и повышенной температурах и вычисляют коэффициент Я 10.

Предлагaåìàÿ учебная модель обладает большой наглядностью и расширяет возможности преподавания, так как позволяет демонстрировать явления, которые невозможно наблюдать в естественных условчях.

Учебная модель для демонстрации основ молекулярно-кинетической теории, содержащая сосуд с жидкостью и помещаемые в сосуд три группы имитаторов молекул, каждый из которых выполнен в виде пустотелого корпуса с рабочей гранью и имеет постоянный магнит, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем демонстрации влияния температуры на скорость химической реак. ии, магниты имитаторов молекул первой группы одноименными полюсами закреплены на рабочей гранй внутри пустотелого корпуса, а каждый магнит второй группы имитаторов молекул установлен с помощью кронштейна на рабочей грани пустотелого корпуса и обращен к ней полюсом, проти— воположным обращенному к рабочей грани полюсу каждого магнита первой группы имитаторов молекул, причем каждый имитатор молекул третьей группы имеет установленную в пустотелом корпусе ось и стопор в виде биметаллической пластины, взаимодействующей с магнитом, при этом последний закреплен на оси ниже своего центра гяжести с возможностью поворота относительно оси и обращен к рабочей грани полюсом, одноименным с полюсом магнита в имитаторах молекул первой группы.

1208576

ВНИИПИ Заказ 291/59 Тираж 456 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4