Інформація для вчителів
Опис
Пластикові пляшки на сонці
Хто цього не знає: пластикова пляшка потріскує на сонці або навіть на снігу.
Це відбувається через зміну температури води та повітря всередині пляшки.
У цьому експерименті розглядаються основи цього принципу.
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
попередні знання
Учні мають бути ознайомлені з принципом роботи та використанням пальника. Вони також повинні знати про шкалу Цельсія і вміти користуватися термометром.
Принцип
Повітря і вода нагріваються за допомогою пальника, а зміна об'єму визначається зміною рівня в збірному резервуарі.
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Мета навчання
У цьому експерименті учні вивчають основи теплового розширення речовин.
Завдання
Вимірювання різних змін об'єму під час нагрівання повітря та води.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Додаткова інформація
У цьому експерименті учні мають якісно спостерігати за розширенням води та повітря під час нагрівання.
Примітка
Коли гумова пробка вставляється в колбу Ерленмейєра, наповнену водою, вода піднімається приблизно на 4 см у скляну трубку.
Переконайтеся, що під пробкою не залишилося бульбашок повітря.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Рідини і гази зазвичай розширюються з підвищенням температури.
У випадку рідин, це використовується, наприклад, у термометрі. Термометр містить речовину, яка розширюється, а потім піднімається в маленькій трубці. Це дозволяє легко вимірювати температуру.
Однак, з холодною водою відбувається по-іншому. У діапазоні 0 ... 4 °C об`єм води не розширюється, а стискається. Це так звана аномалія води.
Гази поводяться подібним чином, але ефект відрізняється.
Завдання
Чи змінюється об'єм рідин і газів під час нагрівання?
1. Нагрійте воду і спостерігайте за зміною об'єму.
2. Нагрійте повітря і спостерігайте за зміною об'єму.
Матеріал
Підготовка (1/5)
Зберіть пальник, як показано на рисунках.
рис. 1
рис. 2
Підготовка (2/5)
Зберіть штатив, як показано нижче на рисунках.
Підготовка (3/5)
Встановіть штатив, як показано на рис. 7- 8.
Увага!
Коли вода нагрівається, кільце штатива і дротяна сітка стають дуже гарячими!
рис. 7
Підготовка (4/5)
Налийте по 100 мл води у маленьку та середню мензурки, а у велику - 200 мл.
Наповнення мензурки водою
Підготовка (5/5)
Поставте мензурку об'ємом 250 мл на дротяну сітку.
Виконання роботи (1/9)
Обережне заповнення колби Ерленмейера водою
Експеримент 1: Нагрівання води
- Наповніть колбу Ерленмейєра майже по вінця холодною водою.
Виконання роботи (2/9)
- Вставте термометр в гумову пробку з 2 отворами так, щоб занурювальний стрижень виступав майже повністю.
- Вставте довгу скляну трубку в пробку, так щоб вона знаходилась на одному рівні з дном пробки.
- Закрийте колбу Ерленмейєра пробкою. Під пробкою більше не повинно бути повітря!
Виконання роботи (3/9)
Відмітьте рівень води в скляній трубці.
Виконання роботи (4/9)
Закріплення колби Ерленмейєра універсальним затискачем
Помістіть колбу Ерленмейера в мензурку об'ємом 250 мл і закріпіть універсальним затискачем.
Виконання роботи (5/9)
Виймання колби Ерленмейєра
- Нагрійте воду приблизно до 50 °C і запишіть показання термометра в Протоколі.
- Виміряйте зміну рівня води.
- Помістіть теплу колбу Ерленмейєра в мензурку з холодною водою (об'єм 400 мл) і запишіть свої спостереження.
Виконання роботи (6/9)
З'єднання трубки з пробкою
Експеримент 2: Нагрівання повітря
- Вилийте воду з колби Ерленмейера і висушіть її.
- Вставте коротку скляну трубку в гумову пробку з 1 отвором і закрийте колбу Ерленмейєра пробкою.
Виконання роботи (7/9)
Закріпіть довгу скляну трубку в тримачі для скляних трубок так, щоб вона була занурена у воду (у мензурку об'ємом 100 мл).
Виконання роботи (8/9)
- З'єднайте обидві скляні трубки силіконовою трубкою довжиною близько 50 см.
- Занурте колбу Ерленмейєра в мензурку з гарячою водою (50 °C) і запишіть свої спостереження в Протокол.
Виконання роботи (9/9)
Охолоджування води
- Потім занурте теплу колбу Ерленмейєра в мензурку з холодною водою і запишіть свої спостереження.
- Зачекайте, поки рівень води в скляній трубці або силіконовій трубці перестане змінюватися, і визначте висоту.
Протокол
Завдання 1
Питання
Запишіть свої спостереження під час нагрівання води:
Вода у скляній трубці...
Зверніть увагу на зміну рівня води за 50 °C. При 50 °C вода піднялася приблизно на ____ см.
Завдання 2
Запишіть свої спостереження про охолодження води. Будь ласка, вставте слова у тексті. ____ у скляній трубці ____. Він ____ попереднього рівня, коли вода знову досягає ____.
Завдання 3
Що відбувається у другому експерименті, коли колбу Ерленмейера занурюють у гарячу воду? Під час занурення в ____, ____ піднімаються по ____.
Що відбувається, коли колбу Ерленмейера занурюють у холодну воду? При ____ в холодну воду ____ піднімається в ____, а потім піднімається по ____.
Завдання 4
Зверніть увагу на рівень води в трубці. Вода піднялася приблизно на ____ см, коли повітря знову досягло початкової температури.
Завдання 5
Як змінюється об'єм води залежно від температури? ____ води ____, коли ____ підвищується і ____ знову, коли температура знижується.
Завдання 6
Як змінюється об'єм повітря зі зміною температури? Об`єм ____ збільшується при підвищенні ____. ____ води під час ____ дозволяє заздалегідь оцінити, наскільки значним було збільшення об'єму.
Завдання 7
Порівняйте зміни об'єму води та повітря після нагрівання. ____ води і повітря на початку експерименту в кожному випадку дорівнює ____ колби Ерленмейєра. Об'єм силіконової трубки можна не враховувати, оскільки він не нагрівається на ____. Отже, як показує порівняння виміряних значень, ____ повітря набагато більше.