1. Verilen bilgilere (metin ve video) dayanarak kompresin oda sıcaklığında olduğu ve büküldükten, sıkıldıktan ve çalkalandıktan sonra soğuduğu sonucuna varılabilir. Dolayısıyla, bu eylemlerin soğumaları için gerekli olduğu sonucuna varılabilir, bu da kompresin bükülmesi ve sıkılması yoluyla yırtılmasından sonra bileşenlerin karışmasına izin veren farklı maddeler içeren bölmelere sahip olacağını göstermektedir. Sıcaklıktaki düşüş endotermik bir süreçten kaynaklanmalıdır ve bu durum öğrenciler tarafından rapor edilmelidir.
Anında soğuk kompresler, suyla dolu bir ambalaj (iç torba) ve suda çözünen katı bir madde içeren başka bir ambalajdan (dış torba) oluşur, böylece bu iki bileşen karışamaz. Birisi kompresi kullanmak istediğinde, içteki su torbasını kırmak ve katıyla karıştırmak için bükülmeli ve sıkılmalıdır. Katı maddenin suda çözünmesi, enerji (ısı olarak) emiliminin gerçekleştiği endotermik bir süreçtir. Bu, sistem izole edilmediği için kompresin ve çevresindeki ortamın sıcaklığında bir düşüşe neden olur. Bu nedenle, su içeren iç torbanın yırtılmasından sonra, kompres daha hızlı bir çözünme için çalkalanır. Soğuk kompreslerde kullanılan en yaygın bileşik, suda çözündüğünde amonyum iyonları ve nitrat iyonlarına ayrılan kristal bir katı olan amonyum nitrattır. Bu süreçte, sudan enerji transferi gerçekleşerek suyun sıcaklığının düşmesine neden olur. Bu çözünme süreci endotermik bir süreçtir, bu nedenle Le Chatelier prensibine göre sistemin sıcaklık artışı çözünmeyi destekler: katı ve çözünmüş çözünen arasındaki denge, bu rahatsızlığa (sıcaklık artışı) karşı koymak için gelişir ve çözünenlerin çözünürlüğünün artmasına neden olur. Amonyum nitrata alternatif olarak soğuk kompresler üre veya amonyum klorür içerebilir.
Önerilen bağlantı: https://www.youtube.com/watch?v=A5q0NUDbGp8
2. Amonyum nitrat ile deneysel bir faaliyet yürütmek mümkün olsa da, amonyum nitratın toksisitesi nedeniyle üre kullanımı daha çok tavsiye edilmektedir. Öğrenciler üreyi suda çözebilecek (örneğin, 100 mL deiyonize suda 100 g üre) ve ilk sıcaklığı ve son sıcaklığı ölçerek bunun endotermik bir süreç olduğunu doğrulayabileceklerdir. Öğrenciler ayrıca sıcaklık artışıyla birlikte bu çözünenin çözünürlüğünün arttığını da araştırabilirler. Bu etkinlik doymuş çözeltilerin hazırlanması ve sıcaklık artışının bir sonucu olarak çözünme yoluyla yapılabilir. Bu çözünenin farklı sıcaklıklarda sudaki çözünürlük değerleri gözlemlendiğinde, çözünürlüğün sıcaklık artışıyla arttığı doğrulanabilir, bu da endotermik bir süreç olmasının bir sonucu olarak sudaki çözünmesinin tamamlanmasını güçlendirir.
3. Öğrenciler, sudaki üre çözeltisinin ilk su sıcaklığı ve son sıcaklığı ile ilgili verileri kaydetmelidir. Sudaki üre çözünürlüğünün incelenmesi durumunda, öğrenciler eklenen çözünen madde miktarını (doygunluğa kadar) ve çözeltinin son sıcaklığını (önerilen sıcaklıklar: 20 ºC, 40 ºC ve 60 ºC) kaydetmelidir.
4. Çözünme sürecine dahil olan ısı formundaki enerji miktarı şu denklem kullanılarak hesaplanabilir: q = c m (T2 -T1)
Burada:
q = aktarılan enerji (ısı olarak) (J)
c = suyun ısı kapasitesi (J.kg-1.K-1 )
T1 = başlangıç sıcaklığı (K)
T2 = son sıcaklık (K)
Bu denklem, çözeltinin sıcaklığını ilk T1'den son T2'ye değiştirmek için sudan üreye aktarılan enerjinin hesaplanmasını sağlar.
5. Öğrenciler makroskobik olarak ürenin suda çözünmesinin çözeltinin sıcaklığında düşüşe neden olan bir süreç olduğunu gözlemlerler. Çözünürlüğün sıcaklıkla değişimini keşfettiklerinde, öğrenciler mikroskobik düzeyde, doymuş çözeltilerden başlayarak, çözünmemiş çözünen madde ile) "kaybolduğunu", yani sıcaklık arttıkça çözündüğünü gözlemleyeceklerdir. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, çözünen madde miktarı da o kadar fazla olacaktır.
Submikroskobik düzeyde öğrenciler, iyonik bir madde olmaktan ziyade moleküler bir madde olan ve iyonlar halinde ayrışmayan ürenin çözünmesinin temsilini yapabileceklerdir. Aslında, üre molekülleri ve su molekülleri arasında moleküller arası etkileşimler (hidrojen bağları) meydana gelir. Bu şekilde, öğrenciler bu tür etkileşimlerin gösterimini yapmalıdır.
Sembolik gösterim şöyle olacaktır: (NH2)2CO (s) ⇄⇄ (NH2)2CO (aq)
6. Kompresler, genellikle amonyum nitrat olan bir bileşiği suda çözerek çalışır. Bu işlem endotermik bir işlemdir, bu nedenle sıcaklık düşüşü ile gerçekleşir.
7. Anlık soğuk kompresler olduğu gibi, sıcak kompresler de vardır. Anlık sıcak kompresler, ekzotermik bir süreçte suda çözünen ve izole edilmemiş sistemlerde çevrenin sıcaklığında bir artışa neden olan bir çözünenden (örneğin, kalsiyum klorür veya magnezyum sülfat) oluşur. Bu durumlarda, maddelerin ayrışmasından kaynaklanan ısı şeklindeki enerjinin suya salınması, suyun sıcaklığının yükselmesine neden olur.
Önerilen bağlantı: https://sciencing.com/chemicals-used-heat-packs-7441567.html
