Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Školní měřicí systémy – zkušenosti z výuky na SŠ Petr Šmejkal.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Školní měřicí systémy – zkušenosti z výuky na SŠ Petr Šmejkal."— Transkript prezentace:

1 Školní měřicí systémy – zkušenosti z výuky na SŠ Petr Šmejkal

2 Důvody užití instrumentální techniky  reflexe stávajícího stavu v praxi i laboratoři  použití přístrojů a senzorů ovládaných pomocí PC a podobných zařízení v praxi je běžné  vyhodnocování výsledků měření pomocí PC a podobných zařízení je v praxi taktéž běžné

3 Důvody užití instrumentální techniky  demonstrace jevů, které lze jinak demonstrovat obtížně (titrační křivka) a názornější demonstrace některých jevů  on-line sledování experimentu, výsledky jsou často ihned dostupné, rychlejší zpracování dat (lepší propojení sledovaného děje a z něj vyplývajících poznatků)

4 Důvody užití instrumentální techniky  motivace, atraktivita  PC běžný/atraktivní u studentů  setkávají se s podobnými metodami ve svých oblíbených seriálech a televizních programech

5 Realita „běžné“ SŠ laboratoře  k dispozici je obvykle jediná laboratoř  realizují se všechny druhy chemií  časové problémy  pracovního místa bývá nedostatek  místa je třeba uklízet – „připravit“ na další hodinu „jiné chemie“  žáci se nechovají k laboratornímu vybavení „v rukavičkách“  chybí laborant  žáci se musí s přístrojem naučit zacházet  perioda osvojení práce může být dlouhá

6 Nevýhody běžných přístrojů  velikost, nepřenosnost

7 Nevýhody běžných přístrojů  křehkost, citlivost (na náraz, necitlivé zacházení apod.)  složitější ovladatelnost přístroj citlivý na dopad složité ovládání

8 Požadavky pro pohodlné experimentování  přiměřené prostorové nároky  jednoduché ovládání přístroje  jednoduchá údržba  robustnost  modulární

9 Vlastnosti těchto řešení  malá, lehká, přenosná  malé prostorové nároky  robustní (tzn. studenti je zatím nerozbili)  snadná obsluha (zejména zapojení)  lze realizovat obrovské množství úloh (a demonstrovat velké množství jevů) z chemie, fyziky, biologie a dalších předmětů

10 Princip řešení  „datalogger“ nebo počítač, k němu se připojují senzory

11 Princip řešení  připojení přímo k PC

12 Dotčené obory a možnosti  obvykle desítky čidel (50 – 100)  fyzika  chemie  biologie  matematika  geologie a geografie (zeměpis)  a další.  lze realizovat a demonstrovat obrovské množství úloh a jevů  demonstračně i laboratorně

13 Čidla  Více než 50 senzorů (dle způsobu počítání)  Ceník má cca 16 stránek, katalog je „tlustá bichle“  Chemie – cca vhodných senzorů  pH  tlak  vodivost  napětí  teplota  ISE elektrody (dusičnany, amonné ionty, vápenaté, …)  oxid uhličitý  kyslík plynný  kyslík rozpuštěný  Kolorimetr  termočlánek  turbidimetr  čítač kapek, světlo, senzor magnetického pole, Geiger-Müllerův čítač

14 Zkrácený rozbor vody stanovení obsahu chloridů (ISE, srážecí titrace) kyselinová neutralizační kapacita (pH titrace) zásadová neutralizační kapacita (pH titrace) stanovení obsahu dusitanů (fotometrie) chemická spotřeba kyslíku (redox titrace) pH (pH elektroda) vodivost (vodivostní elektroda) stanovení některých kovů (ISE, redox titrace)

15 Další možné úlohy: úlohy s teplotním čidlem stanovení tepelné kapacity kalorimetru určení teploty měděného drátu sledování tepelných změn při katalytickém rozkladu peroxidu vodíku

16 Tlakové čidlo  Chemická kinetika  Rychlost reakce v závislosti na koncentraci reaktantu  Rychlost reakce v závislosti na teplotě  Rychlost reakce v závislosti na stavu reaktantu  Sledování podstaty chemického děje, vznik plynu při reakci  Chemická rovnováha – nalezení rovnovážného stavu a sledování faktorů, které jej ovlivňují  Sledování vlivu tlaku na chemické reakce  Stavové chování plynů

17 Úlohy s pH elektrodou závislost pH na přítomnosti CO 2 acidobazická titrace silné kyseliny silnou zásadou s potenciometrickou indikací bodu ekvivalence acidobazická titrace slabé trojsytné kyseliny silnou zásadou s potenciometrickou indikací bodu ekvivalence pH barevného přechodu acidobazických indikátorů: thymolová modř bromfenolová modř methylová oranž fenolftalein

18 pH barevného přechodu indikátoru Bromfenolová modř – oblast přechodu: pH 3,0 – 4,6 provedení: vypracování tabulky přídavků kyseliny v programu MS Excel příprava roztoků podle tabulky, přídavek indikátoru změření pH roztoků porovnání s publikovanými hodnotami

19 Úlohy s konduktometrickým čidlem vodivost destilované, vodovodní a minerální vody vodivost roztoků NaCl, HCl, NaOH a sacharosy o různých koncentracích sledování kvality vod disociace elektrolytů v roztocích porovnání vodivosti vod a roztoků NaCl, KCl, HCl a NaOH srážecí titrace NaCl s konduktometrickou indikací bodu ekvivalence acidobazická titrace silné kyseliny silnou zásadou s konduktometrickou indikací bodu ekvivalence

20 Úlohy s fotometrickým čidlem stanovení neznámé koncentrace vzorku metodou kalibrační přímky: Ni(NO 3 ) 2 NiSO 4 CoCl 2 Co(NO 3 ) 2 K 3 [Fe(CN) 6 ] Allura červeň a brilantní modř (potravinářská barviva) Absorbce světla v různě barevných vzorcích

21 Senzor oxidu uhličitého, kyslíku (plynného i rozpuštěného), ISE elektrody  Sledování podstaty chemického děje  Sledování přítomnosti plynů i iontů v životním prostředí (Sledování kvality vody)  Sledování skleníkového efektu  Biochemické pochody organismů – kvašení, dýchání rostlin, savců, …, fotosyntéza  Cyklus uhlíku  Důkaz plynů a iontů

22 Úlohy s několika čidly závislost pH na teplotě acidobazická titrace silné kyseliny silnou zásadou s potenciometrickou a konduktometrickou indikací bodu ekvivalence acidobazická titrace slabé dvojsytné kyseliny silnou zásadou s potenciometrickou a konduktometrickou indikací bodu ekvivalence pH a vodivost minerálních vod

23 Některé zkušenosti žáci nemají problém s ovládáním dataloggeru, zvláště pokud jej ovládají přímo pomocí PC, ovládání samotného dataloggeru již pro některé problémem je (obava, aby jej nerozbili; nechuť hledat něco v menu; snaha příliš nemyslet) Obvykle snadná a nenáročná příprava experimentu Obvykle minimální množství použitých chemikálií Rychlá či okamžitá odezva, obvykle snadná interpretace Žáci se učí číst grafy a lépe je chápou Snadná údržba a obsluha Lze vizualizovat jevy, které lze jinak vizualizovat nelze, a nebo jen obtížně (titrační křivka, koncentrace iontů, …) Obvykle nejsou používány jedovaté látky a chemikálie a nebo v netoxickém množství

24 Některé zkušenosti  pro samostatnou práci – žáci neznají některé fyzikálně-chemické principy a jevy, nemají matematické znalosti a dovednosti, někdy chybí znalosti z chemie („co je to stechiometrie?“, obecně výpočty,...) a základní dovednosti práce s výpočetní technikou  Perioda zvládnutí ovládání software  laboratorní cvičení jsou náročná na organizaci – řada problémů nesouvisející s probíraným tématem (technické problémy, konverze dat, příprava roztoků apod.)


Stáhnout ppt "Školní měřicí systémy – zkušenosti z výuky na SŠ Petr Šmejkal."

Podobné prezentace


Reklamy Google