גלגולי אנרגיה חלק ג'-ד'
שידורי האינטרנט של
מרכז המדעים הרצליה
רכזת תחום מדעים: צביה קנמוני
אנרגיה כימית
מלווים שינויים במבנה החומר
וגם שינויים באנרגיה.
אנרגיה כימית היא האנרגיה הנפלטת לסביבה או נקלטת מהסביבה בתהליך כימי.
האנרגיה הכימית מתגלגלת לסוגי אנרגיה שונים:
אנרגית חשמלית
במהלך תהליך כימי אנרגיה חשמלית יכולה להיווצר.
ניתן לנצל את האנרגיה החשמלית להדלקת מנורה .
אנרגיה חשמלית יכולה להיקלט
ולגרום לתהליך כימי.
האנרגיה החשמלית הנקלטת גורמת
לפרוק חומר למרכיביו.
מימן
חמצן
- +
הפקת אנרגיה חשמלית מתהליך כימי
התא החשמלי בנוי מ- 2 חצאי תאים כאשר בכל
אחד מהם מתרחש תהליך כימי.
בכל חצי תא יש מוט מתכת ותמיסה מוליכה.
התמיסה המוליכה
מכילה יונים חיוביים
ושליליים חופשיים.
יונים
יון הוא אטום או מולקולה, שבהם כמות האלקטרונים
שונה מכמות הפרוטונים.
באטום או מולקולה ניטראליים כמות האלקטרוני שווה
לכמות הפרוטונים.
לדוגמה : יונים של מלח בישול.
יון חיובי. מספר הפרוטונים גדול ממספר האלקטרונים.
יון שלילי. מספר האלקטרונים גדול ממספר הפרוטונים.
Na+
Cl-
Na+
Cl-
זרם חשמלי
זרם הוא תנועה של פרטים רבים בכיוון אחד.
זרם חשמלי הוא תנועה של מטענים בכיוון אחד.
רק במעגל סגור זורם זרם חשמלי.
את הזרם מודדים במד זרם.
יחידת המידה של הזרם החשמלי הוא אמפר.
מוליכות תמיסה ומתכת
ניסוי הדגמה : בדיקת מוליכות של מתכת
ותמיסת מלח בישול.
זרם חשמלי זורם במעגל סגור.
כתבו לנו,
מה זורם בתמיסה ומה
זורם במתכת ?
מוליכות תמיסה ומתכת
זרם חשמלי זורם רק במעגל סגור.
מה זורם בתמיסה ומה זורם במתכת ?
1. יונים זורמים בתוך
התמיסה המוליכה.
2. אלקטרונים זורמים
במוליך מתכתי.
Na+
Cl-
סיכום : מוליכות תמיסה ומתכת
זרם חשמלי זורם רק במעגל סגור.
יוניים חופשיים או אלקטרונים
חופשיים הם אלה שזורמים
במעגל חשמלי.
מידת המוליכות נקבעת לפי
כמות היונים או
האלקטרונים החופשיים.
ניסוי - הפקת אנרגיה חשמלית מתהליך כימי
בכל חצי תא מתרחש תהליך כימי.
2 התהליכים הכימיים
ביחד מייצרים אנרגיה
חשמלית.
נחבר מד זרם לבדוק
את פעולת התא.
תא נחושת
תא אבץ
גשר מלח
הפקת אנרגיה חשמלית מתהליך כימי
הפקת אנרגיה חשמלית מתהליך כימי
כן.
רק במעגל חשמלי סגור זורם זרם חשמלי.
חוטי חשמל, תמיסות מוליכות, מתכות, מד זרם וגשר מלח.
הפקת אנרגיה חשמלית מתהליך כימי
מה יקרה אם ננתק את גשר המלח מהמעגל ?
ניסוי הדגמה
הפקת אנרגיה חשמלית מתהליך כימי
מה יקרה אם ננתק את גשר המלח מהמעגל ?
הזרם החשמלי פסק.
בין חצאי התאים יש תנועה של יונים. יונים אלה
יכולים לנוע רק
בתמיסות.
גשר מלח מכיל
תמיסה מוליכה.
הגשר מאפשר
מעבר יונים מתא לתא.
תא נחושת
תא אבץ
גשר מלח
הפקת אנרגיה חשמלית מתהליך כימי
הפעלת מאוורר
ניסוי הדגמה
בעזרת האנרגיה החשמלית
הנוצרת בתא כימי של חומצה
ניתן להפעיל מאוורר.
הפעלת שעון
ניסוי הדגמה
בעזרת האנרגיה החשמלית
הנוצרת בתא כימי של חומצת
לימון ניתן להפעיל שעון
חשמלי.
הכנת סוללה
כולנו מכירים את הסוללה אותה ניתן לקנות
בכל חנות חשמל ואפילו בסופר.
על הסוללות שאנו מכירים כתוב
1.5 וולט.
יחידת המדידה וולט מודדת מתח.
את המתח מודדים במד מתח
שנקרא וולטמטר.
ניסוי תלמיד – הכנת סוללות מירק
ניסוי – הכנת סוללות מירק
כתבו לנו,
מהם מרכיבי המעגל החשמלי ?
מה ניתן לומר על המוליכות החשמלית של
הירקות ?
ניסוי – הכנת סוללות מירק
מהם מרכיבי המעגל החשמלי ?
חוטי חשמל, מוטות מתכת, מד מתח והירק.
מה ניתן לומר על המוליכות החשמלית
של הירק ?
הירק משמש תמיסה מוליכה,
המכיל יוניים חופשיים.
סוללה חשמלית אנושית
יצירת מעגל חשמלי על ידי הנחת כפות ידיים
על לוח אלומיניום, לוח נחושת ומד זרם.
סוללה חשמלית אנושית
יצירת מעגל חשמלי על ידי הנחת כפות ידיים
על לוח אלומיניום, לוח נחושת ומד זרם.
ניתן להגדיל את המעגל החשמלי על ידי צרוף אנשים
נוספים למעגל.
סוללה חשמלית אנושית
מהם מרכיבי המעגל החשמלי ?
לוחות המתכת, חוטי חשמל, מד זרם וגוף
האדם.
מה ניתן לומר על גוף האדם מבחינה חשמלית?
גוף האדם מוליך חשמל בדומה לתמיסה יונית.
אנרגיה חשמלית מניעה תהליך כימי
תהליך כימי קורה בגלל קליטת
אנרגיה חשמלית.
האנרגיה החשמלית הנקלטת
גורמת לפרוק החומר למרכיביו.
אלקטרוליזה :
תהליך פרוק חומר בעזרת אנרגיה חשמלית.
מימן
חמצן
- +
לכתוב ביוד
ניסוי תלמיד : אלקטרוליזה של אשלגן יודי.
נייר סופג
לכתוב ביוד
תאור הניסוי :
נייר סופג
לכתוב ביוד
לאחר בניית המעגל, ניתן לצייר על גבי הנייר הסופג.
יש להשהות את מוט הגרפיט על גבי הנייר
ולכתוב לאט.
שימו לב,
יש לגעת קלות
בנייר עם מוט
הגרפיט.
נייר סופג
לכתוב ביוד
סוללה, מוט גרפיט, חוטי חשמל רדיד אלומיניום
ותמיסה יונית (אשלן יודי).
2. מדוע מגע מוט הגרפיט על הנייר משאיר סימנים ?
המגע של מוט הגרפיט סוגר מעגל ומתרחש פרוק
כימי של אשלגן יודי בעזרת אנרגיה חשמלית.
צבעו של היוד הנוצר באלקטרוליזה הוא חום.
אלקטרוליזה של תמיסת מימן כלורי
כן, מתרחש תהליך כימי.
בתהליך הפרוק הכימי ?
היסודות הם מימן וכלור.
ניסוי - זיהוי הגזים.
אלקטרוליזה של תמיסת נחושת כלורית
כן. מתרחש תהליך כימי.
בתהליך הפרוק הכימי ?
היסודות כלור ונחושת.
נחושת צבעה כתום
וכלור מלבין בד צבוע.
אלקטרוליזה של עופרת ברומית
הדגמנו תהליכי אלקטרוליזה
בתמיסה.
נבדוק עתה האם ניתן לבצע
אלקטרוליזה של מלח מוצק.
ביצוע ניסוי.
אלקטרוליזה של עופרת ברומית
האם ניתן לבצע אלקטרוליזה
של מלח מוצק?
לא. אלקטרוליזה ניתן לבצע
רק בחומרים בהם יש יוניים
חופשיים.
במוצק היוניים אינם חופשיים
הם מקובעים בתוך הגביש.
אלקטרוליזה של עופרת ברומית
ניסוי אלקטרוליזה של מלח מותך.
אלקטרוליזה ניתן לבצע
רק בחומרים בהם יש יוניים
חופשיים.
יוניים חופשיים נמצאים
בתמיסות וגם
במלחים מותכים.
פרוק מים ליסודות המרכיבים
כדי לפרק את המים ליסודות יש להשקיע אנרגיה.
האנרגיה המושקעת היא
אנרגיה חשמלית.
נבדוק האם ניתן לבצע
אלקטרוליזה של מים
טהורים?
האם ניתן לבצע אלקטרוליזה של מים טהורים?
על מנת לענות על השאלה יש לברר האם המים
מוליכים ? האם במים יש יונים חופשיים ?
ניסוי :
בדיקת מוליכות.
מוליכות מים טהורים
האם ניתן לבצע אלקטרוליזה של מים טהורים?
לא. על פי בדיקת המוליכות אין במים יוניים
חופשיים ולכן המעגל החשמלי לא סגור.
מוליכות מים טהורים
ניסוי – אלקטרוליזה של המים
כדי לפרק את המים ליסודות יש
להשקיע אנרגיה חשמלית.
על מנת לבצע אלקטרוליזה יש
להוסיף למים יוניים חופשיים.
כתבו לנו,
ניסוי – אלקטרוליזה של המים
כדי לפרק את המים ליסודות יש להשקיע אנרגיה.
כן. מתרחש תהליך פרוק.
2. מהם רכיבי המעגל?
חוטי חשמל, תמיסה
מוליכה, מתכות ומקור
חשמלי.
מימן וחמצן.
מה למדנו ?
חומר בעזרת אנרגיה חשמלית.
לכמות המטענים החופשיים.
חידה�אלקטרוליזה של תמיסת נחושת כלורית
נחבר את תא האלקטרוליזה למתח הרשת.
מהם תוצרי האלקטרוליזה ?
היכן נקבל את תוצרי הפרוק ?
את הפיתרון שלחו לכתובת
רשמו את שמכם, כיתתכם
ושם בית הספר.
לשלושת הפותרים הראשונים יוענק פרס.