Как сделать свинцового слоника

Заголовок карточки
Как сделать свинцового слоника
Аннотация : Демонстрация плавления свинца и его отливания в форму.
Физика
  • Молекулярная физика и термодинамика
  • Внутренняя энергия и работа
  • Молекулярно-кинетическая теория
  • Свойства твердых тел
Образовательный уровень
  • базовый курс
Оборудование
газовый баллон и газовая туристическая плитка; стальной ковшик; кусок необожженной глины для изготовления формы; свинец или олово.
Описание опыта :

На газовую плитку ставим ковшик с куском свинца. Подождем некоторое время, пока ковшик и свинец нагреются до нужной темпаратуры. Вот началось плавление – это значит, что температура достигла 327 градусов – точки плавления свинца. Плавление начинается с краев, постепенно граница «жидкость – твердое тело» смещается к центру. Кусок свинца не может расплавиться одномоментно – плавление требует определенного количества тепла, а тепло поступает постепенно. Но вот свинец расплавился! Он течет, как вода, при покачивании ковшика и блестит, как зеркало. Жидкий свинец выливаем в глиняную форму через отверстие в крышке формы. Снимем крышку и наблюдаем за постепенным затвердеванием свинца. Слева на поверхности свинца остается кучка шлака – это остатки оксидной пленки и примесей. Характерным признаком затвердевания является помутнение поверхности металла. Побрызгаем на свинец водой – вода шипит и быстро испаряется. Это значит, что температура металла все еще выше 100 градусов. Когда свинец окончательно остывает, вынимаем фигурку из формы и кладем на стол – металл снова твердый. Слоник получился без хобота, поскольку часть свинца вытекла при отливке.

Постановка опыта :

Рядом с плиткой на стол кладем лист жести для защиты поверхности стола от расплавленного свинца. В центр листа ставим глиняную форму. Форму надо приготовить за несколько дней до опыта, чтобы она успела высохнуть. Приготовление формы: замачиваем расколотую на мелкие куски глину в небольшом количестве воды на сутки. Затем разминаем глину и придаем ей форму «шкатулки» и «крышки» (толщина стенок формы приблизительно 1–2 см). В «шкатулке» делаем углубление в форме слоника, а в «крышке» – отверстие диаметром 1 см. Даем обеим частям формы хорошенько просохнуть (двое суток).

Ставим на огонь ковшик с куском свинца. Через несколько минут свинец начинает плавиться. Когда весь металл станет жидким, демонстрируем текучесть свинца осторожным покачиванием ковшика. Затем выливаем расплавленный свинец в форму через отверстие в крышке формы. После этого снимаем глиняную крышку и капаем на затвердевший свинец водой из пипетки, чтобы продемонстрировать, что его температура даже в застывшем состоянии может быть выше температуры кипения воды. После полного остывания свинцовую фигурку можно  вынуть. (Можно быстро остудить металл, бросив его в металлическую посуду с водой. Для этого надо взять глиняную форму с помощью брезентовых рукавиц и перевернуть ее над водой вверх дном.)

 

Техника безопасности :

Расплавленный свинец способен вызвать сильный ожог, поэтому необходимо строгое соблюдение мер безопасности. Чтобы избежать ожога, учителю следует работать в брезентовых рукавицах.

Дети должны находиться на безопасном расстоянии от установки (не менее 2 метров). Для улучшения видимости можно демонстрировать процесс при помощи видеокамеры и телевизионного монитора (или проекционной системы). Еще один способ - установить над объектами зеркало под углом 45 градусов, тогда учащиеся смогут видеть отражение дна ковшика  со своих мест. Чтобы зеркало не лопнуло от нагрева, расстояние между зеркалом и огнем должно быть не менее 50 см.

Проверять, остыл ли свинец можно только смоченным в воде пальцем! Важно, чтобы помещение хорошо проветривалось.

 

NE2857C1B340E4C5A8D8627D86595D56F