Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Різні кількості води нагрівають нагрівальною котушкою в калориметрі. Обрані кількості води узгоджені з розміром калориметра (100 мл, 150 мл, 200 мл) і перебувають у простих співвідношеннях між собою, тож стає очевидним:
Що більше води, то довше треба нагрівати; інакше кажучи, за однакової енергії нагрівання підвищення температури обернено пропорційне до кількості води.
Застосування цього - наприклад, вибір кількості води під час готування.
Інша інформація для вчителя (1/3)
Попередні знання
Попередні знання не потрібні.
Принцип
За допомогою нагрівальної котушки нагрівають різні кількості води. При цьому вимірюють підвищення температури залежно від часу. Унаслідок підведення теплоти зростає «внутрішня енергія » води. Виконується співвідношення: . Тут - питома теплоємність.
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
Учні мають засвоїти зв'язок між підведенням теплоти, кількістю води та підвищенням температури.
Завдання
Нагрій нагрівальною котушкою різні кількості води й виміряй підвищення температури залежно від часу.
Інша інформація для вчителя (3/3)
Вказівки
Коли вмикають напругу нагрівання 12 В, нагрівальна котушка має бути занурена у воду, інакше вона перегорить. Щоб початкові температури в усіх трьох дослідах були приблизно однакові, як посудину-запас для води кімнатної температури беруть колбу Ерленмейера на 250 мл (або ще більшу посудину, якщо така є). Крім того, воду в калориметрі треба регулярно перемішувати. До того ж, знімаючи покази термометра, слід оцінювати й проміжні значення по 0,5 °C. Воду можна також відважувати, щоб одразу мати дані в грамах. Придатні ваги є на сторінці обладнання.
Воду нагрівають нагрівальною котушкою, щоб забезпечити однакову потужність нагрівання в усіх трьох серіях дослідів. Якщо як нагрівач узяти бутановий пальник зі сталим полум'ям, ця умова виконується лише недостатньо, бо на результат вимірювання впливають ще й температури, наприклад, штативного кільця, дротяної сітки-підкладки та мензурки.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Окріп для чаю
Під час кип'ятіння води, наприклад в електрочайнику, час закипання залежить від різних чинників.
За допомогою цього досліду ти маєш зуміти вирішити, чи вигідно за часом скип'ятити воду для наступного чаю наперед, чи наливати в чайник лише точну кількість води на одну чашку.
Завдання
Як швидко нагрівається вода?
Нагрій нагрівальною котушкою різні кількості води й виміряй підвищення температури залежно від часу.
Схема досліду
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Кришка для навчального калориметра | 04404-01 | 1 |
| 2 | Стрижень - мішалка | 04404-10 | 1 |
| 3 | Нагрівальна котушка з гніздами | 04450-00 | 1 |
| 4 | Фетр, листовий, 100x100 мм | 04404-20 | 2 |
| 5 | Мензурка, низька, 250 мл | 46054-00 | 1 |
| 6 | Мензурка, низька, 400 мл | 46055-00 | 1 |
| 7 | Колба Ерленмейера, широкогорла, 250 мл | 46152-00 | 1 |
| 8 | Піпетка, з гумовим ковпачком | 64701-00 | 1 |
| 9 | Мірний циліндр, 100 мл, прозорий, PP | 36629-01 | 1 |
| 10 | Навчальний термометр, -10...+110 °C | 38005-10 | 1 |
| 11 | Секундомір, цифровий, 24 години, 1/ 100 с та 1 с | 24025-00 | 1 |
| 12 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 2 |
| 13 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
Складання (1/2)
- Склади з двох мензурок (250 мл і 400 мл) та двох листів фетру теплоізольовану посудину (калориметр).
- Обережно всунь нагрівальну котушку в проріз у кришці калориметра (рис. праворуч).
Складання (2/2)
- Просунь термометр (d = 8 мм) і стрижень-мішалку (d = 5 мм) крізь відповідні отвори в кришці.
- Простеж, щоб джерело живлення було ще вимкнене.
Виконання (1/2)
- Спершу відміряй 100 мл води мірним циліндром (точне відмірювання - за допомогою піпетки) і потім залий воду в калориметр.
- Постав на калориметр кришку з нагрівальною котушкою, термометром і стрижнем-мішалкою.
Виконання (2/2)
Блок живлення з нагрівальною котушкою
- Приєднай нагрівальну котушку з'єднувальними провідниками до виходу змінної напруги 12 В (джерело живлення вимкнене!).
- Виміряй початкову температуру води й запиши її в таблицю 1 у протоколі для часу t = 0 хв.
- Увімкни джерело живлення й одночасно секундомір.
- Виміряй температуру води через 1, 2, 3 і 4 хв. Перед зчитуванням ретельно перемішуй і записуй результати вимірювань у таблицю 1 у протоколі.
- Вимкни джерело живлення.
- Повтори дослід зі 150 мл і з 200 мл води. Для цього сполосни калориметр холодною водою й витри його насухо.
Протокол
Завдання 1
Запиши виміряні температури води в таблицю.
Кількість води
100 мл
150 мл
200 мл
100 мл
150 мл
200 мл
T в °C
T в °C
T в °C
T в °C
T в °C
T в °C
у хв
у хв
0
3
T в °C
T в °C
T в °C
T в °C
T в °C
T в °C
1
4
T в °C
T в °C
T в °C
2
Завдання 2
Обчисли для всіх кількостей води підвищення температури (тобто різницю температур відносно відповідної початкової температури) і запиши його в таблицю.
Кількість води
100 мл
150 мл
200 мл
100 мл
150 мл
200 мл
T в °C
T в °C
T в °C
у хв
T в °C
T в °C
T в °C
у хв
0
T в °C
T в °C
T в °C
3
T в °C
T в °C
T в °C
1
T в °C
T в °C
T в °C
4
2
Нанеси значення на діаграму t-.
Завдання 3
Питання
Завдання 4
Питання