„Air Bag” – ბევრი ძებნის მიუხედავად, მისი ქართული შესატყვისი ვერ ვიპოვე (ზუსტი თარგმანი – აირის ჩანთა), თუმცა ნებისმიერი ადამიანი იცნობს ,,აირბაგს“. შეიძლება არ იცოდეს, რა აკავშირებს ამ „აირის ჩანთას” ქიმიასა და ფიზიკასთან. მისი მნიშვნელობა კი განუზომელია, მისი გამოგონების შემდეგ ავარიების დროს გარდაცვლილთა და დაშავებულთა რაოდენობა თითქმის ოთხჯერ შემცირდა. ,,ახალი სკოლის მოდელის“ ფარგლებში მასწავლებელი ვალდებულია, სასწავლო პროცესში მოსწავლეთა მოტივაციისა და ჩართულობის გასაზრდელად გამოიყენოს კომპლექსური დავალებები. მინდა, შემოგთავაზოთ ერთი ძალიან საინტერესო კომპლექსური დავალება, რომელიც მასწავლებელმა შესაძლებელია, საკუთარი კლასის საჭიროებებს მოარგოს და ცვლილებები შეიტანოს.
სამიზნე ცნება: მატერია, კვლევა
შედეგები: ფიზიკა საბ: 1; 2; 3; 5; 6; 7.
საკითხი: თერმოდინამიკა
დავალების პირობა: ნებისმიერ ქვეყანაში და მათ შორის საქართველოში ძალიან ბევრი ავტოსაგზაო შემთხვევა ხდება, ვიდრე ,,Air Bag “ – აირის ჩანთას გამოიგონებდნენ დაღუპულთა რაოდენობა ავარიების საერთო რაოდენობის 80%-ს შეადგენდა, ,,Air Bag“ გამოგონების შემდეგ სიკვდილიანობის მაჩვენებელი 20%-მდე შემცირდა. ,,Air Bag”-ის მუშაობის პრინციპი იდეალური აირის კანონებს ემორჩილება. დაამზადე პოსტერი, სადაც აღწერილი იქნება მასში მიმდინარე ქიმიური პროცესები, ,,ჰაერის ჩანთის“ ოპტიმალური მასა და მოცულობა.
წარმოადგინე პრეზენტაცია კლასის წინაშე.
ამისთვის უპასუხე შეკითხვებს:
· რა რაოდენობის ნატრიუმის აზიდია საჭირო 2,5კგ. მასისა და 60ლ. ტევადობის აირის ბალიშის შესავსებად?
· რატომ არ შეიძლება აირის ბალიშის მასა იყოს 2,5 კგ ზე მეტი? იქნებ უკეთ ემუშავა. პასუხი დაასაბუთე იდეალური აირის მდგომარეობის განტოლებისა და ნიუტონის მეორე კანონის გამოყენებით.
· რატომ არ შეიძლება აირის ჩანთაში ამონიუმის ნიტრატის ან ნიტროგლიცერინის გამოყენება?
კომპლექსური დავალების შესრულების ეტაპები
I ეტაპი: გააცანით მოსწავლეებს კომპლექსური დავალების პირობა; რას მოითხოვთ მისგან; რა ევალება მის მოსამზადებლად; როგორ შეფასდება.
II ეტაპი: გთავაზობთ იმ აქტივობების სავარაუდო თანმიმდევრობას, რომელიც მოსწავლემ უნდა შეასრულოს.
აქტივობა 1. გააცანით მოსწავლეებს ნივთიერების აგრეგატული მდგომარეობა და დიფუზია. დიფუზიის ასახსნელად შესაძლებელია გამოიყენოთ სიმულაცია, რომელსაც იპოვოთ ლინკზე https://phet.colorado.edu/en/simulation/diffusion. არსებობს ამ სიმულაციის ქართული ვერსიაც, რომელზეც შეგიძლიათ გადახვიდეთ Translation ღილაკზე დაწკაპებით და ქართული ენის არჩევით. მარჯვენა მხარეს მოცემულია ველი, სადაც იწერება მოლეკულების რაოდენობა. მოსწავლეები იმსჯელებენ, როგორ მოქმედებს დიფუზიის სიჩქარეზე ტემპერატურა, მოლეკულების მასა, რადიუსი და რაოდენობა.
ამისთვის შესთავაზეთ ოთხი სხვადასხვა ექსპერიმენტის ჩატარება. ერთ შემთხვევაში უნდა შეცვალონ ტემპერატურა, მეორე შემთხვევაში – მოლეკულების რაოდენობა, მესამეში – მათი მასა, მეოთხეში კი – რადიუსი. დააკვირდებიან პროცესს და გამოიტანენ დასკვნას.
აქტივობა 2: მოსწავლეებს გააცანით, რა არის იდეალური აირი და რა თვისებებით ხასიათდება ის. რა შემთხვევაში ჩაითვლება აირი იდეალურად. ამ დროს შესაძლებელია გამოიყენოთ სიმულაცია რომლის ლინკია:
https://phet.colorado.edu/sims/html/gases-intro/latest/gases-intro_en.html.
აქტივობა 3: კლაპერონ – მენდელეევის განტოლების გასაცნობად მოსწავლეებს შესთავაზეთ სიმულაცია, რომელიც დამზადებულია GeoGebra-ში https://www.geogebra.org/m/YzwWBYP3.
შესაძლებელია მოსწავლემ მონაცემები შეაგროვოს ცხრილის ფორმით, ან უბრალოდ დაადგინოს კანონზომიერება სიდიდეებს შორის. ასევე შესაძლებელია ააგოს გრაფიკი ფურცელზე და საკუთარი შედეგი შეადაროს სიმულაციაზე მოცემულ შედეგს.
აქტივობა 4: ბოილ მარიოტის, გეი – ლუსაკის და შარლის კანონების გასამეორებლად შესაძლებელია მოსწავლეებს შევთავაზოთ სხვადასხვა ანიმაცია.
ამ აქტივობების შემდეგ მოსწავლეს უკვე აქვთ წარმოდგენა იდეალურ აირზე და შეუძლიათ გაარჩიონ ამოცანა.
ამოცანის პასუხი:
მოსწავლის ნამუშევარში უნდა ჩანდეს ის ეტაპები, რა ქიმიური პროცესიც მიმდინარეობს სისტემაში. აირის ჩანთაში გამოიყენება ნატრიუმის აზიდი, კალიუმის ნიტრატი და სილიციუმის დი ოქსიდი.
პირველ და მეორე საფეხურზე გამოყოფილი აზოტი განიხილება როგორც ინერტული აირი. იმისთვის, რომ მოსწავლემ იანგარიშოს, რა მასის ნატრიუმის აზიდია საჭირო მანქანის აირის ჩანთისთვის (ავტომობილმა დაამუხრუჭა, როცა მისი სიჩქარე იყო 90 მ/წმ, რადგან აირის ჩანთა რამდენიმე წამში უნდა გაიხსნას, მანძილი 30 სმ-ია. ამ დროში აირის ჩანთა ბოლომდე იხსნება), რომლის ტევადობა 60 ლიტრია, მისი და მასა 2,5 კგ. გარემოს ტემპერატურაა 25 გრადუსი. მან უნდა გაიაროს შემდეგი საფეხურები:
რადგან აზოტის ძირითადი ნაწილი აზიდის დაშლით წარმოიქმნება, დავუშვათ, რომ აზოტის რაოდენობა სრულად წარმოიქმნა პირველი რეაქციის 2 Na 3N 6 Na + N 2 (აირი)
შედეგად. საიდანაც გამოთვლით დავადგენთ, რომ 36,58 მოლი აზოტის მისაღებად საჭიროა 11,74 მოლი ნატრიუმის აზიდი.
m = 11,74 x 83 = 974 გ.
მეორე შეკითხვაზე პასუხის გასაცემად მოსწავლე ჩაატარებს იმავე გამოთვლებს. მან უნდა დაასაბუთოს, რომ უფრო მეტი მასის აზოტი გამოიწვევს დიდი წნევის განვითარებას და აირის ჩანთა გასკდება.
მესამე შეკითხვაზე – რატომ არ შეიძლება აირის ჩანთაში ამონიუმის ნიტრატის ან ნიტროგლიცერინის გამოყენება? – პასუხი მოცემულია სიმულაციაზე, რომლის ლინკია
https://interactives.ck12.org/simulations/chemistry/decomposition-reaction/app/index.html?screen=sandbox&embeded=true&interactive=decomposition-reaction&subject=chemistry&artifactID=2931906&lang=en&assignment=true
III ეტაპი: მოსწავლეები გააკეთებენ ნამუშევრის პრეზენტაციას. მიიღებენ უკუკავშირს მასწავლებლისა და კლასელებისგან. მასწავლებელი შეაფასებს მოსწავლეს სხვადასხვა კუთხით მის მიერ შედგენილი რუბრიკის მიხედვით. თუ დავალებას ასრულებდნენ ჯგუფებში, სასურველია პრეზენტაციის წარმოდგენაში მონაწილეობა მიიღოს ჯგუფის ყველა წევრმა.
საკითხის განხილვა შესაძლებელია ქიმიის გაკვეთილზე როგორც ჟანგვა-აღდგენის, ისე რეაქციების ტიპების შესწავლის დროს. მდგრადი განვითარების მიმართულებით სამუშაოდ საინტერესო იქნება საკითხის გაშუქება ნატრიუმის აზიდის უტილიზაციის კუთხით, იმ ავტომანქანების შემთხვევაში, რომლებსაც არასდროს გახსნიათ აირის ჩანთა.
გამოყენებული ლიტერატურა:
1. https://www.chemistry.wustl.edu/~edudev/LabTutorials/Airbags/airbags.html
2.https://interactives.ck12.org/simulations/chemistry/decomposition-reaction/app/index.html?screen=sandbox&embeded=true&interactive=decomposition-reaction&subject=chemistry&artifactID=2931906&lang=en&assignment=true
