Ders Planı Teknis | Termokimya: Entalpi

Amaç

Süre: 10 - 15 dakika

Bu aşama, öğrencilerin entalpiyi sağlam bir biçimde anlamalarını sağlamak açısından kritik bir öneme sahiptir. Bu, kimyasal tepkimelerde entalpi türlerini tanımalarına ve ayırt etmelerine yardımcı olur. Amaç, kimya endüstrisi ve laboratuvarlar gibi gerçek dünya bağlamlarında uygulamak için gerekli pratik becerileri geliştirmek ve öğrencileri iş piyasasının zorluklarına hazırlamaktır.

Amaç Utama:

1. Entalpi kavramını ve sabit basınçta ısı alışverişi ile ilişkisini kavramak.

2. Entalpinun ana türlerini ve değerlerini ayırt edebilmek.

3. Bir tepkimenin ekzotermik mi yoksa endotermik mi olduğunu belirleyebilmek.

Amaç Sampingan:

1. Gerçek durumlarda entalpi hesaplama becerilerini geliştirmek.
2. Termokimya kavramlarının iş piyasasındaki uygulamalarını düşünmeyi teşvik etmek.

Giriş

Süre: (15 - 20 dakika)

Bu aşamanın amacı, ders konusunu bağlamlaştırmak ve gerçek dünya ile iş piyasasındaki önemini göstermektir. Ayrıca, başlangıç etkinliği, öğrencilerin ilgisini çekmeyi ve ele alınacak kavramlar üzerine düşünmelerini teşvik etmeyi amaçlamaktadır; bu da onları termokimya konusunda derin bir anlayışa hazırlamaktadır.

Meraklar ve Pazar Bağlantısı

Entalpi, kimya endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bir kavramdır, biliyor muydunuz? Örneğin, ilaç geliştirme sürecinde, bir tepkimenin ısı salıp salmadığını bilmek, sürecin verimliliği ve güvenliği açısından son derece önemlidir. Ayrıca, çelik veya çimento üretimi gibi endüstriyel süreçlerde entalpi kontrolü, enerji tüketimini optimize etmeye yardımcı olur, maliyetleri düşürür ve çevresel etkileri azaltır. Araştırma laboratuvarlarında, entalpi ekzotermik ve endotermik tepkimeleri incelemek için kullanılır; bu tepkimeler teknolojik yeniliklerin temelini oluşturur.

Bağlamlaştırma

Termokimya, kimyasal tepkimelerde ısı alışverişlerini inceleyen bir kimya dalıdır. Entalpi kavramı, bu alışverişleri anlamanın temel bir parçasıdır; yanma, nötralizasyon tepkimeleri ve hatta biyolojik süreçler gibi işlemlerde yer alan enerjiyi hesaplamamıza olanak tanır. Enerjinin nasıl serbest bırakıldığını veya emildiğini anlamak, biyoyakıtlar ve ısıtma sistemleri gibi daha verimli ve sürdürülebilir teknolojiler geliştirmemize yardımcı olabilir.

Başlangıç Etkinliği

Derse başlamak için, alkolün yanması ve amonyum nitratın suda çözünmesi gibi bir ekzotermik ve bir endotermik tepkimeyi gösteren kısa bir 3 dakikalık video izletin. Ardından, düşündürücü bir soru sorun: 'Neden bazı tepkimeler ısı salar, bazıları ise ısı emer?' Öğrencilerden bu soruyu çiftler halinde 2 dakika tartışmalarını ve ardından fikirlerini sınıfla paylaşmalarını isteyin.

Gelişim

Süre: 60 - 65 dakika

Bu aşama, öğrencilerin entalpi kavramını ve uygulamalarını pekiştirmeyi hedeflemektedir. Pratik etkinlikler ve pekiştirme alıştırmaları aracılığıyla, öğrenciler entalpi değişimlerini hesaplama ve ekzotermik ile endotermik tepkimeleri tanımlama konusundaki gerekli becerileri geliştirecekler. Bu aşama aynı zamanda, entalpi kavramının iş piyasasındaki önemini düşünmeyi teşvik eder ve öğrencileri endüstriyel ve araştırma bağlamlarındaki gerçek dünya zorluklarına hazırlamaktadır.

Konular

1. Entalpi kavramı

2. Entalpi türleri: oluşum entalpisi, yanma entalpisi, nötralizasyon entalpisi

3. Kimyasal tepkimelerde entalpi değişimini hesaplama

4. Ekzotermik ve endotermik tepkimeler

Konu Hakkında Düşünceler

Öğrencileri, entalpi kavramının iş piyasasındaki farklı durumlarda nasıl uygulanabileceği üzerine düşünmeye yönlendirin. Örneğin, ekzotermik ve endotermik tepkimelerin enerji verimliliği üzerinde endüstriyel süreçlerde ve yeni malzemelerin geliştirilmesinde nasıl etkili olabileceğini düşünmelerini teşvik edin. Entalpin kontrolünün sürdürülebilirlik ve teknolojik yenilik üzerindeki etkilerini değerlendirmelerini isteyin.

Mini Meydan Okuma

Mini Mücadele: Ev Yapımı Kalorimetre Tasarımı

Bu pratik etkinlikte, öğrenciler plastik bardaklar, strafor ve termometre gibi kolayca temin edilebilen malzemelerle basit bir kalorimetre tasarlayacaklar. Kalorimetreyi, basit bir kimyasal tepkimede sıcaklık değişimini ölçmek ve entalpi değişimini hesaplamak için kullanacaklar.

1. Öğrencileri 4-5 kişilik gruplara ayırın.

2. Kalorimetreyi inşa etmek için gerekli malzemeleri sağlayın: iki plastik bardak, kapak için bir parça strafor, bir termometre ve bir metal kaşık.

3. Kalorimetreyi inşa etme adımlarını açıklayın: bir bardağı diğerinin içine yerleştirin, termometre için strafor kapağında küçük bir delik açın ve termometrenin sıvının içinde, bardağın duvarlarına değmeden batırıldığından emin olun.

4. Öğrencilerden, NaOH'nin suda çözünmesi gibi basit bir kimyasal tepkime seçmelerini isteyin.

5. Öğrencilerden suyun başlangıç sıcaklığını ölçmelerini, NaOH'yi eklemelerini ve tepkimeden sonra son sıcaklığı ölçmelerini isteyin.

6. Sıcaklık değişimine dayanarak, öğrencileri tepkimenin entalpi değişimini hesaplamaları için şu formülü kullanmaya yönlendirin: ΔH = -m * c * ΔT, burada m çözücünün kütlesi, c suyun özgül ısısı ve ΔT sıcaklık değişimidir.

Basit bir kalorimetre tasarlama konusunda pratik beceriler geliştirmek ve bir kimyasal tepkimede entalpi değişimini hesaplamak için teorik bilgiyi uygulamak.

**Süre: 40 - 45 dakika

Değerlendirme Alıştırmaları

1. Entalpi kavramını ve kimyasal tepkimelerdeki önemini açıklayın.

2. 25°C'den 80°C'ye kadar 50g suyun ısıtıldığı bir tepkime için entalpi değişimini hesaplayın. Su için özgül ısıyı 4.18 J/g°C olarak dikkate alın.

3. Ekzotermik bir tepkime ile endotermik bir tepkime arasındaki farkı ayırt edin ve her birine örnekler verin.

4. Oluşum entalpisi kavramının bir kimyasal tepkimede entalpi değişimini hesaplamadaki rolünü açıklayın.

5. Kimya endüstrisinde entalpi kavramının pratik bir uygulamasına örnek verin.

Sonuç

Süre: (15 - 20 dakika)

Bu aşama, ders sırasında edinilen bilgilerin pekiştirilmesini, kavramların pratik uygulamaları üzerine eleştirel düşünmeyi teşvik etmeyi ve tartışmaya aktif katılımı artırmayı amaçlamaktadır. Bu aşama aynı zamanda, teori ile pratik arasındaki bağlantıyı güçlendirmeyi hedefler ve öğrencileri termokimya bilgilerini gerçek bağlamlarda ve iş piyasasında kullanmaya hazırlamaktadır.

Tartışma

Ders sırasında ele alınan kavramlar hakkında öğrencilerle açık bir tartışma yapın. Kalorimetreyi inşa etme ve entalpi değişimini hesaplama konusundaki ana zorlukları öğrenin. Öğrencileri, ekzotermik ve endotermik tepkimeleri anlamanın kimya endüstrisi ve teknolojik yenilik süreçleri gibi farklı bağlamlardaki önemini düşünmeye teşvik edin. Onlardan entalpin kontrolünün kritik olabileceği pratik örnekler paylaşmalarını isteyin.

Özet

Dersin ana noktalarını özetleyin: entalpi kavramı, çeşitli entalpi türleri (oluşum, yanma, nötralizasyon), kimyasal tepkimelerde entalpi değişimini nasıl hesaplayacağınız ve ekzotermik ile endotermik tepkimeleri nasıl ayırt edeceğiniz. Bu bilgilerin, kimyasal tepkimelerde ısı alışverişlerini anlamak ve endüstri ile araştırmadaki pratik uygulamalar için ne denli önemli olduğunu vurgulayın.

Kapanış

Dersin kalorimetre inşası ve yapılan hesaplamalar aracılığıyla teoriyi pratikle nasıl bağladığını açıklayın. Entalpi kavramını anlamanın sadece akademik sorunları çözmek için değil, aynı zamanda iş piyasasındaki gerçek zorluklarla başa çıkmak için de ne kadar önemli olduğunu vurgulayın. Termokimya bilgisinin, insanların günlük yaşamları ve endüstri üzerinde doğrudan bir etki yaratarak daha verimli ve sürdürülebilir teknolojiler geliştirmek için ne kadar gerekli olduğunu ifade ederek dersinizi sonlandırın.