Пізнаємо природу. 5 клас. Шаламов

§ 10. Створення словесних моделей металів та порівняння їх (на прикладі залізного, алюмінієвого та мідного дротів¹)

¹ Дроти виготовляють не із заліза, а зі сталі — сплаву заліза з вуглецем. Але основний компонент сталі — залізо, тому в цій роботі стальний дріт ми називатимемо залізним. Властивості, що наразі досліджуватимуться, у сталі і заліза дуже подібні.

Властивості металів, за якими їх можна описати (окрім кольору), це — густина, температура плавлення, пластичність, твердість, пружність, здатність намагнічуватися. Густина — це відношення маси певного тіла (речовини, матеріалу) до його об'єму. Позначають цю величину грецькою літерою ρ — «ро» і вимірюють у кг/м³ або в г/см³. Формула для обчислення густини:

де m — маса (кг, г), V — об'єм (м³ або см³).

Пластичність — це здатність матеріалу незворотно змінювати свою форму під дією зовнішніх чинників.

Твердість — здатність речовини (матеріалу) чинити опір деформуванню іншою речовиною (матеріалом) під час механічної взаємодії.

Пружність — здатність тіл (предметів) відновлювати свою форму чи об'єм, які змінилися внаслідок дії зовнішніх чинників.

Здатність металу намагнічуватися просто перевіряється за допомогою магніту. Існують метали, які взаємодіють з магнітом, а є й такі, що з ним не взаємодіють.

Визначення об'єму зразка металу.

1. Зважте металічну дротину на вагах.

2. Значення маси занотуйте.

3. Заповніть мірний циліндр водою до половини його об'єму.

4. Виміряйте об'єм води і запишіть значення.

5. Занурте в циліндр дротину. Чи змінився об'єм води в циліндрі? Як саме?

6. Обчисліть різницю об'єму води до і після дослідження -(довге тире)це і є об'єм металу.

7. Обчисліть густину металу і порівняйте одержане значення з довідниковими даними.

Метал	Густина, г/см3
	Довідникові дані	Дані дослідження
Алюміній	2,70
Залізо	7,87
Мідь	8,96

8. Чи збігаються значення густини, отримані вами за результатами дослідження, із табличними? Назвіть фактори, які, на вашу думку, могли спричинити певні похибки результатів вимірювання.

Для дослідження пластичності і пружності згинайте почергово алюмінієву, залізну й мідну дротини. Зауважуйте, чи зберігають метали нову форму, чи не відновлюється з часом (1-2 хв.) початкова форма металу? Дослідіть пружність і пластичність пружини з автоматичної ручки та шматка алюмінієвої фольги. Порівняйте результати з тими, які одержані вами під час дослідження цих властивостей у дротин. Чи збігаються вони? Із метою дослідження твердості металів проведемо дослід. З'ясуємо, які метали залишають на поверхні інших видимі подряпини. Отже, візьміть дротину, наприклад, алюмінієву і спробуйте нею нанести подряпини на інші дві дротини. Слідкуйте за поверхнею металу. Той метал, що лишає найглибші подряпини на інших двох, і вважається найтвердішим з усіх досліджених.

Перевірте здатність металів намагнічуватися. Піднесіть магніт до кожної з дротин. Чи всі метали, властивості яких ви досліджували, намагнічуються?

Зробіть висновок щодо металу, із якого виготовляють холодильник, якщо його стінку прикрашено магнітами, привезеними з подорожей.

Юні дослідники й дослідниці природи, віднайдіть у доступних джерелах інформацію про досліджувані метали й заповніть табличку.

Метал	Температура плавлення, °С	Стійкість до корозії, (руйнування) так / ні

Використаємо таблицю для побудови словесних моделей металів.

Словесна модель — це характеристика об'єкта, логічно впорядкована інформація про нього: опис його властивостей, установлення певних взаємозв'язків і закономірностей, пояснення і прогнозування. Словесні моделі бувають усними і письмовими.

У своїх словесних моделях відобразіть як ті властивості металів, які дослідили самостійно, так і ті, про які дізналися з додаткових джерел. Спробуйте певні властивості подати в порівнянні. Скажімо, найбільша густина з досліджуваних металів — у ...., а температура плавлення у — ....

Люди давно створюють словесні моделі поширених об'єктів у вигляді загадок чи приказок. Наприклад:

Іржаве залізо не блищить.

У вогні і залізо плавиться.

Загадки і приказки також можна вважати словесними моделями певних об'єктів, матеріалів чи явищ. Ось, наприклад:

Іду я на дрібну монету,

у дзвонах я люблю дзвеніть.

І пам'ятники з мене роблять,

всі знають ім'я моє — ...

(Мідь)

З букви «А» я починаюсь,

Срібно-білий я й згинаюсь.

А іще зовусь «крилатим» —

Спробуй мене відгадати.

(Алюміній)

Подумайте, у чому сенс цих загадок і приказок. Знайдіть чи укладіть самотужки інші загадки про досліджені вами метали.

Ось, наприклад, інфографіка про склад олімпійських медалей. Такі медалі вручали переможцям літньої олімпіади 2020, що відбулася в столиці Японії — місті Токіо.¹

¹ Ідею інфографіки взято з сайту http://www.compoundchem.com/infographics/

Раціональність і оригінальність японців щодо виготовлення олімпійських медалей вражає і захоплює, адже метали для їх виготовлення вони одержали внаслідок переробки старої зіпсованої техніки. А як справи з використанням металів і переробки вторинної сировини налагоджені в Україні? Цікаво — запаси металів у нашій країні нескінченні чи обмежені? Як бути з відходами виробництв металевих виробів і що робити зі старою технікою, яка вже не працює?

Пропоную розглянути й проаналізувати схему переробки брухту в Україні.

Завдання

1. Візьми невеличкий аркуш паперу й на титульній сторінці запиши провідні ідеї, які виникли під час вивчення цієї теми, а на на звороті — те, що зрозумів / зрозуміла недостатньо. Приблизно так:

На основі результатів дослідження та відшуканої інформації як підсумок теми запиши декілька «великих ідей» щодо властивостей та використання металів. Що з теми «Метали» залишилося для тебе незрозумілим чи недостатньо зрозумілим. Занотуй це, будь ласка.

2. Якого кольору мідь?

• А сріблястого
• Б рудого
• В сірого
• Г чорного

3. У яких виробництвах використовують алюміній?

• А кухонного приладдя
• Б літаків
• В залізничних рейок
• Г консервних банок

4. Увідповідни властивість металу і зображення, яке її ілюструє.

• А пластичність
• Б пружність
• В твердість
• Г взаємодія з магнітом

5. Завдяки якій властивості алюмінію його називають металом авіації? У яких галузях виробництва також важлива ця властивість алюмінію?

6. Чим мідь відрізняється від інших двох досліджених тобою металів? За якою ознакою її легко вирізняють з-поміж інших металів?

7. Для чого потрібно збирати металевий брухт і переробляти його? Прокоментуй стадії переробки брухту, наведені на інфографіці.

8. Наведи приклади використання заліза. Зваж на те, що сталь і чавун — найпоширеніші сплави заліза, то міркуючи про використання заліза, пам'ятай, що це ще й використання сталі й чавуну. Чим його можна замінити? Спробуй відповісти на це запитання, використавши різні інформаційні джерела, зокрема й інтернет.

9. Для чого необхідне сортування брухту? Як відсортувати залізний брухт від залишків інших металів? Для відповіді на це питання згадай створені тобою словесні моделі металів у цьому дослідженні.