Φύλλο Εργασίας
Ανακρίνοντας το Θαλασσινό Νερό Μέτρηση της αλατότητας στην περιοχή της Αττικής (Σαρωνικός κόλπος, Αιγαίο Πέλαγος, Μεσόγειος Θάλασσα) Εκπαιδευτική βαθμίδα : Γυμνάσιο Ηλικία : 13-15 Διάρκεια: 2-3 διδακτικές ώρες, σε κατάλληλη χρονική απόσταση μεταξύ τους Πλαίσιο Εφαρμογής: Χημεία-Μαθηματικά-Γεωγραφία-Περιβαλλοντική Εκπαίδευση, Επιστήμες της Γης Περίληψη: Το νερό είναι μια χημική ένωση που παίζει σπουδαίο ρόλο για τη ζωή στον πλανήτη. Καλύπτει το 70% αυτού και περισσότερο από το μισό της μάζας ενός ανθρώπινου οργανισμού. Αφετηρία της δραστηριότητας είναι μια ζωτικής σημασίας ιδιότητα του νερού: η μεγάλη διαλυτική του ικανότητα. Το μεγαλύτερο ποσοστό του νερού στη Γη βρίσκεται σε μορφή διαλύματος με διαλυμένες ουσίες ποικιλία αλάτων. Τα διαλυμένα στο νερό άλατα φαίνεται να μην είναι ορατά αλλά μπορούν να ανακτηθούν από το διάλυμα μέσω της φυσικής διαδικασίας της εξάτμισης. Στη δραστηριότητα αυτή οι μαθητές καλούνται να μετρήσουν την αλατότητα δείγματος θαλασσινού νερού. Κατά τη διάρκεια της πρακτικής δραστηριότητας, οι μαθητές θα μάθουν σχετικά με τη φύση των διαλυμάτων και ειδικότερα για τη σύνθεση του θαλασσινού νερού. Σύνδεση με χώρο εργασίας: Η αλατότητα του θαλασσινού νερού είναι μια μετρήσιμη παράμετρος η οποία χρησιμοποιείται από τους ερευνητές για εξαγωγή συμπερασμάτων σε θέματα όπως τα θαλάσσια ρεύματα, η βιοποικιλότητα κ.α. Στον Ελληνικό χώρο, το ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε είναι ένας φορέας που διεξάγει επιστημονική και τεχνολογική έρευνα για τη μελέτη και την προστασία της υδρόσφαιρας. Σχετικό επάγγελμα: Χημικός, ωκεανολόγος, μηχανικός περιβάλλοντος. Εργαστηριακός εξοπλισμός: Πλαστικά πιάτα Κάλυμα για τα πιάτα που να επιτρέπει την κυκλοφορία του αέρα Ογκομετρικοί κύλινδροι Ηλεκτρονικός ζυγός με ακρίβεια μέτρησης 0,1 g Διηθητικό χαρτί Ετικέτες Ρόλος: Υπεύθυνος του χημικού εργαστηρίου ερευνητικού κέντρου θαλασσίων ερευνών. Έρευνα: Οι μαθητές καλούνται να οργανώσουν πείραμα μέτρησης της αλατότητας θαλασσινού νερού από περιοχές της Αττικής και να συντάξουν εργαστηριακή έκθεση με τα αποτελέσματα των πειραμάτων τους.
Ημερομηνία... Τμήμα... Ομάδα... Μέλη: Συζητήστε στην ομάδα σας και καταγράψτε τις πρώτες σκέψεις σας γύρω από τα παρακάτω ερωτήματα: 1. Στο ξεκίνημα της δραστηριότητας ποια σκέπτεστε να είναι τα πρώτα σας βήματα; 2. Τι σκέπτεστε να κάνετε στη συνέχεια ώστε να μετρήσετε με τη μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια την αλατότητα του θαλασσινού νερού; 3.Τι υλικά και όργανα σκέπτεστε ότι θα χρειαστείτε; 4. Τι προβλήματα υποψιάζεστε ότι θα αντιμετωπίσετε και πως σκέπτεστε να τα επιλύσετε;
Μέθοδος: Οι μαθητές εργάζονται σε ομάδες και ακολουθούν τα παρακάτω βήματα. Οδηγίες: 1. Συλλέξτε και χαρακτηρίστε το δείγμα νερού 2. Αν κρίνετε απαραίτητο, φιλτράρετε το δείγμα ώστε να διαχωριστούν πιθανές στερεές διαλυμένες ουσίες. 3. Μετρήστε στη ζυγαριά την μάζα του πιάτου με τη μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια και σημειώστε το αποτέλεσμα στο φύλλο αποτελεσμάτων, στην ένδειξη mπ 4. Μετρήστε όγκο νερού Vν και μεταφέρετέ το στο πιάτο, χωρίς απώλειες. 5. Μετρήστε στη ζυγαριά τη μάζα πιάτου και νερού μαζί, mπ+ν 6. Αφήστε το νερό να εξατμιστεί με έναν από τις παρακάτω τρόπους: a. Εξατμιση στον ήλιο, ή b. Εξάτμιση με θέρμανση του δείγματος στο φούρνο (προσοχή: χωρίς βρασμό) 7. Ελέγξτε με επανάληψη τη ξηρότητα του δείγματος (μέθοδος: ξήρανση μέχρι την απόκτηση σταθερής μάζας δείγματος). a. Ζυγίστε το πιάτο με το αλάτι και καταγράψτε το αποτέλεσμα b. Επιστρέψτε το πιάτο στον ήλιο ή στο φούρνο για 15 λεπτά c. Επαναλάβετε τη ζύγιση, αφού κρυώσει. d. Αν το αποτέλεσμα της 2 ης ζύγισης είναι μικρότερο από αυτό της 1 ης επαναλάβετε τη διαδικασία μέχρι σταθεροποίηση του αποτελέσματος. e. Καταγράψτε τις μετρήσεις κάθε φορά. 8. Η τελική μέτρηση είναι η μάζα του πιάτου και του άλατος mπ+α 9. Υπολογίστε την αλατότητα a. Μάζα άλατος: mα = mπ+α mπ (g) b. Μάζα θαλασσινού νερού: mθν = mπ+θν mπ (g) c. Απόλυτη Αλατότητα (Absolute salinity) (χρησιμοποιήστε τη παρακάτω σχέση) Περιεκτικότητα % κατά όγκο (%w/v): Η μάζα του άλατος σε g που περιέχεται σε 100 ml θαλασσινού νερού Περιεκτικότητα % κατά βάρος (%w/w): Η μάζα του άλατος σε g που περιέχεται σε 100g θαλασσινού νερού Απόλυτη αλατότητα (g/kg) : η περιεκτικότητα % κατά βάρος Χ 10 (g/kg)
ΦΥΛΛΟ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΚΑΙ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Τμήμα... Ομάδα Νο... Μάζα πιάτου: mπ =... (g) Όγκος θαλασσινού νερού: Vθν =... (ml) Μάζα πιάτου + θαλασσινού νερού: mπ+θν =...(g) Μάζα πιάτου + άλατος: mπ+α =... (g) Μάζα άλατος: mα = mπ+α mπ =... (g) Μάζα θαλασσινού νερού: mθν = mπ+θν mπ=...(g) Απόλυτη Αλατότητα (Absolute salinity): (Υπολογίστε από τη παρακάτω σχέση) S = mα/mθν Χ 1000 =... (g/kg)
ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΤΩΝ ΤΕΣΣΑΡΩΝ ΟΜΑΔΩΝ ΤΩΝ ΤΡΙΩΝ ΤΜΗΜΑΤΩΝ ΤΗΣ Β ΤΑΞΗΣ TΜΗΜΑ Β1 ΟΜΑΔΑ ΤΜΗΜΑ Β2 ΟΜΑΔΑ ΤΜΗΜΑ Β3 ΟΜΑΔΑ
ΦΥΛΛΟ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ Η επιφανειακή αλατότητα του θαλασσινού νερού στους ωκεανούς κυμαίνεται από 32-37, με μέσο όρο 34 και παρουσιάζει ζωνική κατανομή (βλ. εικόνα). Η κατά ζώνες γεωγραφική κατανομή της αλατότητας συνδέεται κατά κύριο λόγο με τη βροχόπτωση (precipitation) και εξάτμιση (evaporation). Οι μέγιστες τιμές αλατότητας βρίσκονται στα γεωγραφικά πλάτη όπου η ετήσια εξάτμιση είναι μεγαλύτερη (υποτροπική ζώνη) από την ετήσια βροχόπτωση και οι ελάχιστες τιμές αλατότητας βρίσκονται στα γεωγραφικά πλάτη όπου η βροχόπτωση είναι μεγαλύτερη από την εξάτμιση (Ισημερινός και πολικές ζώνες) ( βλ. εικόνα). Η μέση τιμή της αλατότητας διαφέρει από ωκεανό σε ωκεανό. Στον Β. Ατλαντικό η μέση τιμή της αλατότητας στο επιφανειακό στρώμα είναι 35.5, στο Ν. Ατλαντικό και Ν. Ειρηνικό είναι 35.2,στον Ινδικό 35 και στο Β. Ειρηνικό η μέση τιμή είναι 34.2. [τα στοιχεία από εργασία Γ. ΠΑΠΑΘΕΟΔΩΡΟΥ, ΑΝ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ, ΠΑΤΡΑ 2011 Η κατανομή της μέσης αλατότητας στην επιφάνεια της θάλασσας. Οι γραμμές ίσης αλατότητας καλούνται ισόαλες
Μελετήστε το παραπάνω κείμενο και την εικόνα που το συνοδεύει. Στη συνέχεια: Συμβουλευτείτε έναν παγκόσμιο χάρτη και προσδιορίστε τη θέση θαλασσών και ωκεανών Τοποθετήσετε ονόματα θαλασσών και ωκεανών στον παραπάνω χάρτη Κατατάξτε αυτές/ αυτούς κατά σειρά αύξουσας αλατότητας. 1. Πως δικαιολογείται η υψηλή αλατότητα της θάλασσας της Μεσογείου; Στη συνέχεια προσπαθήστε να διερευνήσετε τα επόμενα θέματα: 2. Ποια είναι η προέλευση των αλάτων που βρίσκονται διαλυμένα σε θάλασσες και ωκεανούς; 3. Πως συνδέεται η αλατότητα με: α. την βιοποικιλότητα στη Μεσόγειο; β. με τον πληθυσμό των ψαριών διαφόρων ειδών και την αλιευτική παραγωγή της χώρας; 4. Πως θα μπορούσατε να εξηγήσετε τη, περίπου, σταθερή αλατότητα των θαλασσών και ωκεανών στο πέρασμα του χρόνου;
The mascil project has received funding from the European Union s Seventh Framework Programme for research, technological development and demonstration under grant agreement no 320 693 2015 mascil project (G.A. no. 320693), lead partner: University of Education Freiburg; CC BY_NC_SA 4.0 license granted Original idea of this task: Mascil Team The Netherlands