Інформація для вчителів
Застосування
Коли воду нагрівають у верхньому шарі й охолоджують у нижньому, через різницю густин виникає температурне розшарування. Нагріта вода має меншу густину, а охолоджена - більшу; теплопровідність майже не відбувається.
Це можна спостерігати, наприклад, у басейні чи в океані, коли найверхній шар нагрівається сонцем або рухомим повітрям.
Схема досліду
Інша інформація для вчителя (1/3)
Попередні знання
Учні мають уміти поводитися з бутановим пальником. Крім того, їм уже має бути відомо, що тепліші рідини мають меншу густину, ніж холодніші.
Принцип
У наповненій водою пробірці верхній кінець нагрівають пальником, а нижній охолоджують льодом. При цьому спостерігають, що лід унизу тане лише дуже повільно. Через різницю густин виникає температурне розшарування. Звідси учні мають зробити висновок, що вода - не добрий провідник теплоти.
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
Учні мають засвоїти, що вода - поганий провідник теплоти. Якщо воду нагрівати з поверхні, виникає розшарування.
Завдання
Нагрій пробірку з водою так, щоб не виникала конвекція, і дослідь температури в пробірці.
Інша інформація для вчителя (3/3)
Вказівки щодо складання та виконання
- Пробірку слід нагрівати обережно, невеликим полум'ям.
- Якщо льоду немає, погану теплопровідність можна показати й самим лише вимірюванням температурного розшарування.
- Термометр треба вводити дуже повільно, щоб не зруйнувати температурне розшарування.
Примітки
Цей дослід показує, крім того, що й скло має лише малу теплопровідність. У металевій посудині дослід провести було б неможливо.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Коли плаваєш у басейні чи в морі, найверхній шар води часто відчувається теплішим за глибші шари. Якщо, наприклад, звісити ноги вниз у морі там, де глибше, вода відчутно холодніша. Особливо це помітно влітку в сонячну погоду.
Чому так відбувається, ти дізнаєшся в цьому досліді.
Басейн
Завдання
Чи є теплопровідність у воді?
Нагрій пробірку з водою так, щоб не виникала конвекція, і дослідь температури в пробірці.
Схема досліду
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 2 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=600 мм, d = 10 мм | 02037-00 | 1 |
| 3 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 |
| 4 | Універсальний затискач | 37715-01 | 1 |
| 5 | Стрижень - мішалка | 04404-10 | 1 |
| 6 | Мензурка, низька, 250 мл | 46054-00 | 1 |
| 7 | Пробірка, Duran®, d = 30 мм, l = 200 мм, 1 шт. | 36304-01 | 1 |
| 8 | Навчальний термометр, -10...+110 °C | 38005-10 | 1 |
| 9 | Бутановий пальник Labogaz 206 | 32178-00 | 1 |
| 10 | Бутановий картридж, без вентиля, 190 г | 47535-01 | 1 |
| 11 | Залізний дріт, d = 0,5 мм, l = 50 м | 06105-00 | 1 |
Складання (1/3)
Склади дослід відповідно до рисунків у порядку зліва направо.
Складання (2/3)
Щільно обмотай більший шматок льоду дротом і поклади його в пробірку. Утворена дротяна сітка згодом дасть орієнтир, як швидко тане лід.
Подрібни решту льоду молотком, попередньо загорнувши його в тканину, щоб не розліталися скалки.
Складання (3/3)
- Наповни мензурку приблизно наполовину льодом. Долий стільки холодної води, щоб лід був щойно вкритий, і ретельно перемішай.
- Наповни пробірку крижаною водою до рівня прибл. 3 см нижче від вінець і постав її трохи навскіс.
Виконання (1/2)
Виконання
- Обережно нагрівай пробірку у верхній частині пальником, доки вгорі не закипить.
- Спостерігай за шматком льоду й запиши свої спостереження в протокол.
- Вимкни пальник.
- Обережно (не збовтуючи воду) виміряй термометром температуру у верхній частині, посередині та в нижній частині пробірки.
Протокол
Завдання 1
Питання
Питання
Чи шматок льоду ще є, коли вода вгорі кипить?
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання
Нагрітий сонцем і повітрям верхній шар у басейнах і водоймах плаває на холодних нижніх шарах, і теплий шар не дуже товстий.
Обговоріть разом це явище та його причини.
Басейн