Інформація для вчителів
Опис
У навколишньому середовищі постійно відбувається вирівнювання перепадів (різниці) температур.
Наприклад, коли ми відчиняємо вікно взимку чи влітку, коли зберігаємо продукти в холодильнику чи морозильній камері, або коли готуємо їжу. У всіх цих процесах відбувається вирівнювання температури.
За допомогою цього експерименту учні мають дослідити, як різниця температур впливає на процес і що відбувається з температурою середовища протягом тривалого часу.
Експериментальна установка
Додаткова інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні повинні вміти користуватися бутановим пальником або спиртівкою. Крім того, вони мають знати, як правильно визначити температуру за допомогою термометра.
Принцип
Використовуючи мензурку з теплою водою, в яку занурена посудина з холодною водою, необхідно спостерігати за температурною кривою під час теплопередачі, а потім оцінити її. В експерименті вирівнювання температури до температури рівноваги відбувається протягом тривалого періоду часу. Мензурка, наповнена водою з вищою температурою (внутрішньою енергією) передає її холодній воді доти, доки обидві рідини не досягнуть однакового значення температури.
Додаткова інформація для вчителів (2/2)
Мета навчання
Учні мають з'ясувати, що чим більшою є різниця температур, тим сильніше змінюється температура і що температурна рівновага встановлюється тільки після тривалого часу.
Завдання
Чи є різниця температур постійною величиною?
Спостерігайте за температурою, коли посудину з холодною водою занурюють у мензурку наповнену теплою водою.
Інструкції з техніки безпеки
- Для цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
- Коли вода нагрівається, кільце штатива і дротяна сітка стають дуже гарячими! Якщо необхідно перелити гарячу воду, то мензурку можна брати тільки за верхній край.
Інформація для учнів
Мотивація
Приклад: чашка чаю з молоком
Нас постійно оточують різні середовища, які контактують між собою. Ви можете переконатися в цьому на такому прикладі:
Якщо Ви готуєте чай з молоком, то у чашці відбувається багато процесів, що змінюють температуру. Під час кип'ятіння вода нагрівається, а потім заварюють чай та наливають його в чашку, щоб вона нагрілася. Дістаючи молоко з холодильника, воно нагрівається, а коли молоко виливають у чай, температура знову вирівнюється. Потім молоко знову повертають у холодильник, щоб воно знову охололо.
Виконуючи цей експеримент, можна дізнатися, що відбувається під час таких змін температури.
Завдання
Чи є різниця температур постійною величиною?
Спостерігайте за температурою, коли посудину з холодною водою занурюють у мензурку, наповнену теплою водою.
Експериментальна установка
Обладнання
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 2 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=250 мм, d = 10 мм | 02031-00 | 1 |
| 3 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=600 мм, d = 10 мм | 02037-00 | 1 |
| 4 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 |
| 5 | Тримач для скляної трубки | 05961-00 | 1 |
| 6 | Кільце із затискачем, внутр. діам. 10 см | 37701-01 | 1 |
| 7 | Дротяна сітка з керамікою, 160 x 160 мм | 33287-01 | 1 |
| 8 | Мензурка, низька, 250 мл | 46054-00 | 1 |
| 9 | Мензурка, низька, 400 мл | 46055-00 | 1 |
| 10 | Колба Ерленмейера, 100 мл, SB 29 | MAU-EK17082301 | 1 |
| 11 | Навчальний термометр, -10...+110 °C | 38005-02 | 1 |
| 12 | Навчальний термометр, -10...+110 °C | 38005-10 | 1 |
| 13 | Секундомір, цифровий, 24 години, 1/ 100 с та 1 с | 24025-00 | 1 |
| 14 | Бутановий пальник Labogaz 206 | 32178-00 | 1 |
| 15 | Бутановий картридж, без вентиля, 190 г | 47535-01 | 1 |
Підготовка (1/3)
Зберіть експериментальну установку, як показано на фото.
Підготовка (2/3)
Наповніть колбу Ерленмейєра 100 мл холодної води і помістіть її в порожню мензурку об'ємом 400 мл.
Підготовка (3/3)
- Обидва термометри закріплюють у тримачі для скляних трубок. Термометр із довшим занурювальним кінцем необхідно опустити в колбу Ерленмейєра, а інший слід закріпити так, щоб він якомога глибше був занурений у мензурку, але не торкався колби Ерленмейєра.
На наступному етапі експерименту вода нагрівається.
Обережно: Коли вода нагрівається, кільце штатива і дротяна сітка стають дуже гарячими! Якщо необхідно перелити гарячу воду, тримайте мензурку тільки за верхній край.
Виконання роботи
Нагрійте приблизно 160 мл води до 80 °C у мензурці об'ємом 250 мл.
Перелийте гарячу воду в мензурку об'ємом 400 мл (рис. нижче).
- Перевірте глибину занурення обох термометрів і запустіть секундомір.
- Виміряйте обидві температури води з інтервалом у 30 секунд і запишіть їх у таблицю (до 5 хв).
- Останнє виміряне значення для обох температур записується через 10 хвилин.
Протокол
Завдання 1
Запишіть результати Ваших вимірювань у таблицю. Ви повинні отримати по 11 значень з відповідними показаннями температур у колбі Ерленмейєра і у мензурці.
Потім побудуйте графік залежності температури від часу (Позначте ділянки и ).
t, хв
t за хв
t за хв
t за хв
T_1 , °C
T_1 в °C
T_1 в °C
T_1 в °C
T_2 , °C
T_2 в °C
T_2 в °C
T_2 в °C
t , хв
t за хв
t за хв
t за хв
T_1 , °C
T_1 °C
T_1 в °C
T_1 в °C
T_2, °C
T_2 в °C
T_2 в °C
T_2 в °C
t , хв
t за хв
t за хв
T_1 , °C
T_1 [°C]
T_1 [°C]
T_2 , °C
T_2 [°C]
T_2 [°C]
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Вставте слова в тексті! Чим більша ____ між температурами води, тим ____ змінюється температура. Через деякий час обидві температури стають ____. ____ переходить від теплої води з ____ внутрішньою енергією (висока температура) до холодної води з ____ внутрішньою енергією (низька температура). Чим більша різниця температур, тим ____ кількість теплоти, і навпаки, чим менша різниця, тим вона ____ .
Завдання 4
Питання