Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Порівнюють між собою охолодження води у звичайній склянці і в ізольованому калориметрі.
Завдяки цьому учні знайомляться з фізичним принципом теплоізоляції та його закономірностями.
Інша інформація для вчителя (1/3)
Попередні знання
Учні мають бути обізнані з основними поняттями термодинаміки і температури.
Принцип
У цьому досліді воду спершу нагрівають і датчиком температури спостерігають за розвитком її температури.
Після цього серію вимірювань повторюють, але посудину з водою тепер ставлять у теплоізоляційну посудину.
Насамкінець обидві серії дослідів порівнюють між собою.
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
Учні дізнаються, як теплоізоляція може впливати на зміну температури об'єкта.
Завдання
Виміряй охолодження гарячої води у двох різних середовищах:
- у склянці, обладнаній теплоізоляцією з повстяних (фетрових) пластин, другої склянки та кришки, яку далі називають калориметром.
- у тій самій склянці без теплоізоляції.
Інша інформація для вчителя (3/3)
Вказівки щодо складання і виконання
- У кожній частині досліду воду треба довести до кипіння, щоб початкові температури були порівнянними. Гарячу колбу Ерленмейера для переливання води переміщують універсальним затискачем.
- Вимірювання у склянці виконують без кришки. З кришкою різниця між обома посудинами була б удвічі меншою, бо кришка заважає гарячій воді охолоджуватися з поверхні.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Увага!
Під час нагрівання води штативне кільце і дротяна сітка стають дуже гарячими!
Коли треба перелити гарячу воду, колбу Ерленмейера переміщують за допомогою універсального затискача.
Інформація для учнів
Мотивація
Пуховики добре надаються для збереження тепла тіла
Швидка втрата тепла іноді небажана. Щоб узимку не втрачати тепло тіла надто швидко, ми маємо утеплюватися, наприклад пуховиками.
І для будинків утеплення важливе, щоб тримати витрати на опалення низькими.
Отже, теплоізоляція має універсальне застосування, і розуміння точного принципу її дії тому надзвичайно важливе.
Завдання
Схема установки
Як вода довго лишається теплою?
Виміряй охолодження гарячої води у двох різних середовищах:
- у склянці, обладнаній теплоізоляцією з повстяних (фетрових) пластин, другої склянки та кришки, яку далі називають калориметром.
- у тій самій склянці без теплоізоляції.
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 | 2 |
| 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 | Універсальний затискач | 37715-01 | 1 |
| 9 | Кришка для навчального калориметра | 04404-01 | 1 |
| 10 | Фетр, листовий, 100x100 мм | 04404-20 | 2 |
| 11 | Мірний циліндр, 100 мл, прозорий, PP | 36629-01 | 1 |
| 12 | Піпетка, з гумовим ковпачком | 64701-00 | 1 |
| 13 | Колба Ерленмейера, широкогорла, 250 мл | 46152-00 | 1 |
| 14 | Мензурка, низька, 250 мл | 46054-00 | 1 |
| 15 | Мензурка, низька, 400 мл | 46055-00 | 1 |
| 16 | Бутановий пальник Labogaz 206 | 32178-00 | 1 |
| 17 | Бутановий картридж, без вентиля, 190 г | 47535-01 | 1 |
| 18 | Кульки для кипіння, 200 г | 36937-20 | 1 |
| 19 | Cobra SMARTsense - температура, −40 … 125 °C (Bluetooth) | 12903-00 | 1 |
| 20 | measureAPP - безкоштовне вимірювальне програмне забезпечення для всіх пристроїв | 14581-61 | 1 |
Складання (1/2)
Для вимірювання датчиками Cobra SMARTsense потрібен PHYWE measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Складання (2/2)
Рисунок 1
1. Склади штатив за рисунком 1.
2. Наповни колбу Ерленмейера 200 мл води.
3. Збери теплоізоляційну посудину (калориметр) із двох склянок (250 мл і 400 мл) і двох повстяних (фетрових) пластин.
Виконання (1/4)
1. Увімкни свій датчик Cobra SMARTsense-Temperature.
2.Відкрий застосунок PHYWE measure App і вибери датчик "SMARTsense-Temperature".
3. Доведи 200 мл води в колбі Ерленмейера до кипіння. Як варіант, 200 мл води можна взяти з електрочайника.
4.Перелий гарячу воду з колби Ерленмейера в калориметр. Використай при цьому універсальний затискач як ручку.
5. Постав кришку і встав датчик температури крізь один з отворів у кришці.
Виконання (2/4)
6. Вістря датчика має бути приблизно на половині висоти рівня води.
7.Зачекай, доки показана температура перестане зростати, і тоді запусти запис результатів вимірювання в measureApp .
8.Дай вимірюванню тривати 8 хвилин, після чого заверши його. Для цього можна скористатися й таймером measureApp. Збережи вимірювання.
9. Повтори дослід, використавши лише внутрішню склянку калориметра – без кришки.
Виконання (3/4)
10.Сполосни склянку холодною водою, витри її насухо і знову наповни такою самою кількістю (200 мл) окропу.
11.Тримай датчик температури так, щоб його вістря сягало приблизно середини води.
12.Зачекай, доки температура перестане зростати, і тоді запусти нове вимірювання. Це вимірювання теж заверши через 8 хвилин і збережи його.
Виконання (4/4)
Приклад вимірювання
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Вставте слова в тексті. Наскільки добре матеріал ізолює тепло, залежить від його ____ \kappa. Вона дуже сильно різниться між різними ____ і залежить як від зовнішньої температури, так і від ____. Що менше значення, то краще речовина надається як ____.
Завдання 4
Розташуй ці речовини за спаданням їхньої теплопровідності. ____\Rightarrow____\Rightarrow____\Rightarrow____\Rightarrow____