Daniela Osipov
Titlu: „Chimia și Automobilul: o călătorie transdisciplinară către inovație și motivare”
În mediul academic de astăzi, în care inovația și tehnologia progresează rapid, este esențial
să adoptăm abordări educative care să motiveze elevii să exploreze și să înțeleagă domeniul
științelor exacte. Promovarea transdisciplinarității în procesul de formare a competențelor
chimice pentru specializarea în automobile aduce beneficii semnificative elevilor, facilitând
o abordare amplă și integrată în dobândirea cunoștințelor. Integrarea disciplinelor nu doar în
chimie, ci și în domenii precum fizica, matematica și tehnologia, îmbogățește experiența
elevilor și îi pregătește mai bine pentru provocările complexe ale industriei auto.
În acest context, integrarea transdisciplinară a chimiei cu specialitățile din industria auto
reprezintă o direcție captivantă. Acest articol își propune să exploreze cum rezolvarea
exercițiilor cu caracter transdisciplinar poate stimula interesul elevilor și îi
poate ghida spre o înțelegere mai profundă și practică a chimiei.
Un prim pas esențial în motivarea elevilor este să evidențiem conexiunile tangibile dintre
chimie și construcția automobilului. Caroseriile rezistente, motoarele eficiente, combustibilii
inovatori și tehnologiile avansate de siguranță sunt toate rezultatul aplicării principiilor
chimice în procesul de proiectare și construcție auto. Astfel, prin integrarea conceptelor
chimice la lecții, elevii descoperă că învățarea chimiei are implicații directe asupra mașinilor
pe care le întâlnesc în viața de zi cu zi.
Rezolvarea exercițiilor transdisciplinare poate începe prin explorarea materialelor utilizate
în industria auto. Elevii pot investiga proprietățile chimice ale aliajelor, plasticelor și
compozitelor utilizate în construcția caroseriilor. Acest demers nu doar consolidează
cunoștințele de chimie, ci și dezvoltă înțelegerea lor asupra modului în care selecția
materialelor afectează performanțele și eficiența automobilelor.
O altă zonă fascinantă de explorare este legată de propulsia auto și tehnologiile de stocare a
energiei. Elevii pot rezolva probleme transdisciplinare pentru a înțelege reacțiile chimice din
bateriile vehiculelor electrice, precum și rolul catalizatorilor în motoarele cu combustie
internă. Experimentele practice și simulările pot aduce aceste concepte la viață, oferind
elevilor o înțelegere profundă a modului în care chimia contribuie la funcționarea mașinilor.
Un alt avantaj al abordării transdisciplinare este dezvoltarea gândirii critice și a abilităților
de rezolvare a problemelor. Elevii care înțeleg interconexiunile dintre diversele domenii de
studiu vor putea aborda provocările complexe ale industriei auto cu o perspectivă mai amplă
și creativă. De exemplu, înțelegerea proprietăților chimice ale materialelor utilizate în
automobile poate contribui la dezvoltarea unor soluții inovatoare pentru îmbunătățirea
eficienței și durabilității vehiculelor.
În cadrul exercițiilor transdisciplinare, elevii pot explora, de asemenea, impactul ecologic
al tehnologiilor auto. De exemplu, pot analiza reacțiile chimice implicate în conversia
combustibililor fosili în energie sau pot investiga metodele inovatoare de reducere a emisiilor
poluante. Această abordare încurajează elevii să privească dincolo de aspectele tehnice și să
înțeleagă contribuția lor la dezvoltarea durabilă.
Exerciții la chimie:
- Evaluarea emisiilor de gaze de eșapament
Un automobil a fost supus unui test de emisii pentru a evalua impactul său asupra mediului.
În urma testului, s-au obținut următoarele rezultate: dioxid de carbon – 8%, oxizi de azot –
1,5%, monoxid de carbon – 0,3%, hidrocarburi – 0,2%. Știm că atmosfera conține
aproximativ 0,04% dioxid de carbon și 78% azot.
Întrebări:
- Calculează procentul de oxigen în emisiile de gaze de eșapament.
- Compară conținutul de dioxid de carbon din emisii cu cel din atmosferă și discută
potențialele impacte asupra schimbărilor climatice. - Explică cum oxizii de azot pot afecta calitatea aerului și sănătatea umană.
- Pregătirea electrolitului pentru acumulatorul automobilului
Pentru a asigura funcționarea optimă a acumulatorului unui automobil, este esențial să se
pregătească corect electrolitul. Electrolitul, de obicei, constă într-o soluție de acid sulfuric în
apă cu concentrația ideală a acidului sulfuric de aproximativ 37%, iar volumul tipic al
acumulatorului auto este de 2 litri.
Întrebări: - Calculează cantitatea acidului sulfuric necesară pentru a pregăti electrolitul pentru
acumulator, știind că vrei să obții o concentrație de 37% într-un volum de 2 litri. - Dacă ai o soluție de acid sulfuric mai concentrată, de exemplu, 50%, cât de multă soluție
ar trebui să diluezi cu apă pentru a obține electrolitul dorit? - Explică de ce este important să se respecte cu atenție proporțiile și concentrațiile atunci
când se pregătește electrolitul pentru acumulator. - Procesele la electrozi în acumulatorul automobilului
În acumulatorul auto, procesele chimice la electrozi sunt esențiale pentru stocarea și
eliberarea energiei. Electrozi sunt de obicei plăci de plumb și dioxid de plumb înglobate într-
un electrolit de acid sulfuric .
Întrebări: - Scrie echivalentul complet al reacției chimice care are loc la anod al acumulatorului auto.
- Explică cum are loc procesul de descărcare a acumulatorului în timpul funcționării
normale a vehiculului. - Ce se întâmplă în procesul de încărcare a acumulatorului și cum se modifică stările
electrozilor în acest caz? - Compoziția oțelului
Oțelul este un aliaj de fier cu carbon și alte elemente, utilizat în mod extensiv în construcții,
industrie și producția de automobile. Un producător de oțel dorește să dezvolte un tip de oțel
pentru a fi utilizat în construcții metalice. El decide să adauge crom și nichel la oțel pentru a
îmbunătăți rezistența la coroziune și duritatea.
Întrebări: - Calculează cantitățile exacte de fier și carbon într-o tonă de oțel tradițional, știind că
aceasta conține 98% Fe și 2% C. - Producătorul decide să adauge 1% crom și 1% nichel la oțelul tradițional. Calculează
cantitățile exacte de Cr și Ni adăugate la o tonă de oțel.
În concluzie, rezolvarea exercițiilor cu caracter transdisciplinar în contextul industriei auto
nu doar îmbogățește înțelegerea elevilor asupra chimiei, ci și îi motivează să exploreze
această știință într-un mod concret și captivant. În această călătorie transdisciplinară, elevii
nu numai că învață despre chimie, ci și descoperă modul în care cunoștințele lor pot contribui
la inovații semnificative într-un domeniu cheie precum industria auto. Astfel, educația
devine o aventură motivantă și relevantă pentru elevi, pregătindu-i să fie cetățeni informați și
creatori de soluții într-o lume aflată în continuă schimbare.
Răspunsuri