11. sınıf: Sürdürülebilirlik

Bu tema enerji üretimi ve malzeme teknolojilerinin çevresel etkilerini birlikte sorgular. Hidrojenin hangi yolla üretildiği, nanoteknolojik bir ürünün fayda-risk dengesi ve plastik taneciklerin boyutu değerlendirmede belirleyicidir. Bir teknolojinin adını bilmek, yaşam döngüsü boyunca etkilerini değerlendirmiş olmak anlamına gelmez.

Hidrojen üretim yolunu verilerle değerlendirin

Hidrojenin çevresel niteliği üretimde kullanılan enerji ve ham maddeyle ilişkilidir. Fermantasyon modelinde verilen denklem ve madde miktarlarından ürün miktarı hesaplanabilir. İki aşamalı süreçte ilk aşamanın ürünü ikinci aşamanın girdisi olabilir; aynı maddeyi iki kez saymadan toplam üretimi izleyin.

Deney tasarımında değişkenleri ayırın

Bir koşulun hidrojen üretimine etkisini araştıran deney çiftlerinde diğer koşullar sabit tutulmalıdır. Bağımsız değişken araştırmacının değiştirdiği, bağımlı değişken ölçülen büyüklüktür. Grafikte en yüksek üretim görülen nokta, yalnız verilen aralık ve deney koşulları için sonuç sağlar.

Nano ürün ve plastik değerlendirmesi

Nanoteknolojik ürün seçiminde işlevsel faydayı olası maruziyet, atık ve çevre etkileriyle birlikte tartın. Mikroplastik ve nanoplastik sınıflamasında ortak birime dönüştürülmüş boyutlar kullanın. Birincil ve ikincil mikroplastik ayrımı, parçacığın kaynağı ve oluşum sürecine dayanır; yalnız görünüşünden çıkarılamaz.

İlgili kazanımlar

KİM.11.3.1 Evsel atıklardan fermantasyon yöntemi ile yeşil hidrojen enerjisi elde etme sürecine yönelik hipotez oluşturabilme
KİM.11.3.2 Nanoteknolojik ürünlerin seçimine yönelik eleştirel düşünebilme
KİM.11.3.3 Mikroplastik ve nanoplastiklerin etkilerini sorgulayabilme

Çözümlü örnekler

Örnek 1

Fotofermantasyon yönteminde hidrojen üretimi

\mathrm{CH_{3}COOH(s)} + 2\mathrm{H_{2}O(s)} + \text{ışık} \rightarrow 4\mathrm{H_{2}(g)} + 2\mathrm{CO_{2}(g)}

denklemine göre gerçekleşiyor.

27

\mathrm{CH_{3}COOH}

tamamen tepkimeye girerse kaç mol

\mathrm{H_{2}}

oluşur? Atom kütleleri (g/mol):

\mathrm{C}=12

\mathrm{H}=1

\mathrm{O}=16

A)
$0{,}45$
B)
$0{,}9$
C)
$13{,}5$
D)
$3{,}6$
E)
$1{,}8$

Çözümü ve cevabı göster

↔ Uzun ifadeleri yatay kaydırabilirsiniz.

1. Adım (Kimya: model ve işlem): Mol kütlesi hesaplanır.

2\cdot 12+4\cdot 1+2\cdot 16=60

2. Adım (Kimya: model ve işlem): Mol sayısı kütlenin mol kütlesine bölümüdür.

\frac{27}{60}=0{,}45

3. Adım (Kimya: model ve işlem): Hidrojen molü, denklemdeki katsayı oranıyla bulunur.

0{,}45\cdot 4=1{,}8

Cevap

1{,}8

Örnek 2

Evsel atıktan karanlık fermantasyonla hidrojen üretiminde yapılan dört deneyin koşulları ve bekleme süresinin sonunda toplanan hidrojen gazı hacimleri tabloda verilmiştir.

\begin{array}{c|c|c|c|c}\text{Deney} & \text{Sıcaklık }(^{\circ}\mathrm{C}) & \text{Atık (g/L)} & \text{Bekleme süresi (sa)} & \mathrm{H_{2}}\ \text{(mL)}\\ \hline \text{I} & 30 & 8 & 24 & 190\\ \text{II} & 40 & 10 & 48 & 230\\ \text{III} & 30 & 10 & 24 & 340\\ \text{IV} & 40 & 10 & 24 & 310\end{array}

Hangi iki deneyin sonuçları karşılaştırılarak yalnız sıcaklığın hidrojen gazı hacmine etkisi incelenebilir?

A)
I ve IV
B)
II ve IV
C)
I ve II
D)
I ve III
E)
III ve IV

Çözümü ve cevabı göster

↔ Uzun ifadeleri yatay kaydırabilirsiniz.

1. Adım (Kimya: model ve işlem): Bir değişkenin etkisi, diğer değişkenler sabitken yalnız o değişkeni farklı olan deneylerle incelenir.

\text{bağımsız değişken: sıcaklık}\Longrightarrow \text{sabit: atık miktarı, bekleme süresi}

2. Adım (Kimya: model ve işlem): Yalnız incelenen değişkende farklı olan deney çifti seçilir.

\text{III: }30\ ^{\circ}\mathrm{C}\text{, 10 g/L, 24 sa};\ \text{IV: }40\ ^{\circ}\mathrm{C}\text{, 10 g/L, 24 sa}\Longrightarrow \text{III ve IV}

Cevap

III ve IV

Örnek 3

Mikroplastikler

1\ \mu\mathrm{m}

ile

5\ \mathrm{mm}

arasında, nanoplastikler

100\ \mathrm{nm}

değerinden küçük plastik parçacıklardır;

5\ \mathrm{mm}

değerinden büyük parçalar makroplastik olarak adlandırılır (

1\ \mathrm{mm}=10^{-3}\ \mathrm{m}

1\ \mu\mathrm{m}=10^{-6}\ \mathrm{m}

1\ \mathrm{nm}=10^{-9}\ \mathrm{m}

). Çevreden toplanan üç plastik parçacığın boyutları şöyledir: K:

150\ \mu\mathrm{m}

, L:

15\ \mathrm{nm}

, M:

12\ \mathrm{mm}

. Bu parçacıklar boyutlarına göre nasıl sınıflandırılır?

A)
K: nanoplastik; L: makroplastik; M: mikroplastik
B)
K: makroplastik; L: mikroplastik; M: nanoplastik
C)
K: nanoplastik; L: mikroplastik; M: makroplastik
D)
K: mikroplastik; L: nanoplastik; M: makroplastik
E)
K: makroplastik; L: nanoplastik; M: mikroplastik

Çözümü ve cevabı göster

↔ Uzun ifadeleri yatay kaydırabilirsiniz.

1. Adım (Kimya: model ve işlem): K parçacığının boyutu metreye çevrilir.

150\cdot 10^{-6}=1{,}5\cdot 10^{-4}

2. Adım (Kimya: model ve işlem): L parçacığının boyutu metreye çevrilir.

15\cdot 10^{-9}=1{,}5\cdot 10^{-8}

3. Adım (Kimya: model ve işlem): M parçacığının boyutu metreye çevrilir.

12\cdot 10^{-3}=1{,}2\cdot 10^{-2}

4. Adım (Kimya: model ve işlem): Metre cinsinden boyutlar sınır değerlerle karşılaştırılır.

\text{K: }1{,}5\cdot 10^{-4}\ \mathrm{m},\ \text{L: }1{,}5\cdot 10^{-8}\ \mathrm{m},\ \text{M: }1{,}2\cdot 10^{-2}\ \mathrm{m}\Longrightarrow \text{K: mikroplastik; L: nanoplastik; M: makroplastik}

Cevap

K: mikroplastik; L: nanoplastik; M: makroplastik

Sık yapılan hatalar

Hidrojen kullanımını üretim yönteminden bağımsız olarak sıfır çevresel etki saymak.
Birden fazla koşulu değişen deney çiftinden tek değişkenin etkisini çıkarmak.
Mikrometre ve nanometreyi aynı büyüklük düzeyi kabul etmek.

Uygulama ve etkinlik sınırları

Evsel atıktan fermantasyonla hidrojen üretimi, nanoteknolojik ürün araştırması ve mikroplastik numune analizi gerçekleştirilmez; sorular verilen modelleri ve kanıtları yorumlatır.

Çalışmaya devam edin

Öğrenci alanında çalış Öğretmen alanında hazırla

Sınıf konularına dön