het werkblad - CMA

Warmtepleisters
onderzoeken
SCHEIKUNDE
Thermodynamica
Onderzoeksvraag:
Hoe werkt een warmtepleister?
Introductie
Voor mensen met koude handen bestaan al geruime tijd zogeheten handwarmers.
Misschien heb je deze zelf thuis ook wel. In een handwarmer vindt na activeren een
faseverandering plaats, waarbij de inhoud van de handwarmer langzaam vast wordt.
Scheikundig gezien is dit een reactie waarbij een in water opgelost zout weer vast wordt
(“kristalliseert”). Bij dit proces komt warmte vrij en door die vrijkomende warmte wordt de
handwarmer lekker warm.
Sinds enkele jaren zijn ook meer zogeheten warmtepleisters. Deze zijn bedoeld als
hulpmiddel bij spierpijn en zijn een moderne variant van warmtegels of tijgerbalsem.
Warmtepleisters worden luchtdicht verpakt en worden na het openen van de verpakking
vanzelf warm. In de bijsluiter en/of op de verpakking staan onder andere de ingrediënten:
ijzer, koolstof en water.
In deze activiteit ga je de werking van de pleister bestuderen en onderzoeken wat er
precies gebeurt na het openen van de verpakking.
Materiaal
In dit experiment gebruik je o.a. de volgende materialen:




Interface;
Temperatuursensor;
Zelfbedachte practicumopstelling;
Warmtepleister
Veiligheid
Gebruik een labjas.
Warmtepleisters onderzoeken
1
Onderzoek
In de pleister zit een mengsel van een aantal stoffen. Er gebeurt niets zolang de
verpakking dicht is. Na het openen vindt er een chemische reactie plaats en gaat de
pleister warmte produceren.
1. Bedenk welk proces er na het openen in de pleister plaatsvindt.
2. Welke stoffen zijn voor dit proces minimaal nodig?
3. Waarom is er koolstof aanwezig in de pleister?
4. Leg uit of dit een endo- of exotherm proces is.
5. Er kunnen meerdere reactieproducten ontstaan: ijzer(III)oxide, ijzer(III)hydroxide of
goethiet (FeOOH). Stel voor alle drie de opties een kloppende reactievergelijking op.
In de zakjes is zogeheten pyrofoor ijzer aanwezig. Pyrofore stoffen zijn stoffen die stoffen
die in lucht spontaan verbranden. Pyrofoor ijzer is zeer fijn verdeeld ijzerpoeder.
IJzerpoeder is normaal niet pyrofoor.
6. Leg uit waarom zeer fijn verdeeld ijzerpoeder wel pyrofoor is en gewoon ijzerpoeder
niet. Gebruik het botsende deeltjes model.
Je hebt nagedacht over het proces en een hypothese opgesteld over het proces dat er in
de pleister plaatsvindt. Warmtepleisters zijn zeker een nader onderzoek waard.
7. Bedenk zelf een onderzoek waarmee je de onderzoeksvraag bovenaan dit vel zou
kunnen beantwoorden. Denk bijvoorbeeld aan:
a. Hoe bepaal je welke reactie plaatsvindt?
i. Welke sensor(en) kun je daarvoor gebruiken?
b. Wat voor temperatuurverandering vindt er plaats?
c. Hoe lang blijft de pleister warm?
d. Hoe constant is de temperatuur gedurende die tijd?
e. Kloppen de gegevens van de fabrikant op de verpakking?
f. Welke verschillen zijn er tussen merken?
Bijbehorende bestanden:
Coach activiteit: Warmtepleisters onderzoeken.cma7
Coach resultaat: Warmtepleisters onderzoeken.cmr7
2
CMA Lesmateriaal