Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Енергію можна передавати конвекцією, тепловим випромінюванням або теплопровідністю.
Що більша теплопровідність матеріалу, то краще цей матеріал може проводити тепло. Якщо нагрівати матеріал із високою теплопровідністю, то він нагрівається швидше, ніж матеріал із меншою теплопровідністю.
У цьому досліді учні та учениці опановують це на прикладі 3 різних матеріалів за допомогою термоіндикаторних смужок і власного дотику.
Інша інформація для вчителя (1/3)
Попередні знання
Учні мають бути обізнані з бутановим пальником. Крім того, вони мають розуміти, як поводиться термоіндикаторна смужка при контакті з теплом.
Принцип
Три стрижні з різних матеріалів ставлять в одну й ту саму теплу водяну баню й споряджають на кінці термоіндикаторною смужкою. За кілька хвилин учні мають визначити різне поширення тепла в матеріалах за термоіндикаторною смужкою та дотиком до кінців стрижнів.
Мідний стрижень із найбільшою теплопровідністю буде найтеплішим, із червоно забарвленою термоіндикаторною смужкою. Натомість скляний стрижень покаже незмінену термоіндикаторну смужку й на дотик не буде теплим.
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
Учні мають опанувати те, що різні матеріали мають різну теплопровідність.
Завдання
Дослідь теплопровідність у металах і в склі.
Інша інформація для вчителя (3/3)
Вказівки щодо складання та виконання
- Штативний стрижень ізолюють шлангом.
- Слід стежити за тим, щоб обидва стрижні виступали над хімічним стаканом якомога однаково далеко й щоб термоіндикаторна смужка, яка міститься посередині стрижня, була віддалена від хімічного стакана приблизно на 2 см. Інакше теплове випромінювання гарячого хімічного стакана й водяна пара можуть забарвити термоіндикаторну смужку й так призвести до спотворення спостереження.
- Скляний стрижень стоїть навскіс і завдяки своєму розташуванню та своїй довжині дещо привілейований щодо підведення тепла порівняно з металевими стрижнями. Попри це його кінець лишається значно холоднішим за кінці металевих стрижнів, тож порівняння теплопровідностей однозначне. Термоіндикаторну смужку на скляному стрижні треба зсунути аж догори, щоб гаряча водяна пара її не забарвила.
- Протоколювати треба, коли починається почервоніння термоіндикаторної смужки на стрижнях і якого кінцевого стану вона набуває через 3 хвилини.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Каструля з ручками з твердого пластику
Якщо взятися влітку за скляну шибку після того, як на неї світило сонце, то вона хоч і тепла, але аж ніяк не гаряча. Інакше поводиться металева пластина або мідна труба (наприклад, ринва). Якщо доторкнутися до них після дня сонячного опромінення, то в найгіршому разі дістанемо опік.
Напевно, у тебе теж уже була на плиті каструля, ручки якої нагрівалися, тоді як в іншої ручки лишалися холодними.
Ці відмінності ґрунтуються на різній теплопровідності речовин, що її докладніше спостерігатимемо в наступному досліді.
Завдання
Дослідь теплопровідність у металах і в склі.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | 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 | Кільце із затискачем, внутр. діам. 10 см | 37701-01 | 1 | 6 | Дротяна сітка з керамікою, 160 x 160 мм | 33287-01 | 1 | 7 | Стрижень - мішалка | 04404-10 | 1 | 8 | Алюмінієвий стрижень, U-подібний, d = 5 мм, b = 175 мм | 05910-00 | 1 | 9 | Мідний стрижень, U-подібний, d = 5 мм, b = 175 мм | 05910-01 | 1 | 10 | Мензурка, низька, 250 мл | 46054-00 | 1 | 11 | Бутановий пальник Labogaz 206 | 32178-00 | 1 | 12 | Бутановий картридж, без вентиля, 190 г | 47535-01 | 1 | 13 | Силіконові трубки, внутрішній d=7 мм | 39296-00 | 1 | 14 | Термоіндикаторні смужки | 04260-00 | 1 | 15 | Кульки для кипіння, 200 г | 36937-20 | 1 |
|---|
Складання (1/3)
Збери дослід відповідно до рисунків у порядку зліва направо.
Складання (2/3)
- Розріж збоку шматок шланга завдовжки приблизно 10 см (пор. рис. праворуч угорі)
- Насунь його на малий штативний стрижень (пор. рис. праворуч унизу).
Складання (3/3)
- Розташуй штативне кільце й малий штативний стрижень так, щоб ти міг покласти U-подібні стрижні через стрижень і хімічний стакан.
- Налий у хімічний стакан приблизно 200 мл води й додай кілька кип'ятильних камінців.
Виконання (1/3)
- Спочатку стрижні не перебувають між хімічним стаканом і штангою.
- Нагрій воду в хімічному стакані до кипіння.
- Закріпи посередині кожного U-подібного стрижня шматок термоіндикаторної смужки жовтим боком назовні (пор. рис. угорі). Смужка має прилягати до стрижня якомога щільніше й по всьому обводу.
- На скляному стрижні термоіндикаторну смужку також закріплюють, але аж на кінці (пор. рис. унизу).
Виконання (2/3)
- Повісь обидва металеві стрижні одночасно одним коліном у гарячу воду, другим - через штангу.
- Стеж за тим, щоб термоіндикаторна смужка в обох стрижнів була віддалена від хімічного стакана однаково далеко (приблизно на 2 см)!
Виконання (3/3)
- Постав скляну паличку для перемішування в хімічний стакан якомога навскісніше, щоб термоіндикаторна смужка не стикалася з гарячою водяною парою.
- Спостерігай за термоіндикаторними смужками на стрижнях і запиши в протоколі початок почервонінь і стан приблизно через 3 хвилини.
- Через кілька хвилин доторкнись до кінця стрижнів, що звисає над штангою, і запиши свої спостереження.
- Доторкнись до кінця скляного стрижня й запиши свої спостереження.
Протокол
Завдання 1
Запиши тривалість, потрібну термоіндикаторній смужці до початку почервоніння.
t у с
для алюмінію:
t у с
для міді:
t у с
для скла:
Запиши стан кольору термоінди- каторної смужки через 3 хв.
Алюміній
Мідь
Скло
Наскільки теплий стрижень на своєму кінці?
Алюміній
Мідь
Скло
Завдання 2
Перетягни слова у правильні поля! Термоіндикаторна смужка змінює свій колір приблизно за 45°C. За нижчої температури вона жовта, за вищої - червона. Розташуй стрижні в порядку від доброї до поганої теплопровідності. ____, ____, ____
Завдання 3
Питання