Інформація для вчителів
Опис
Якщо Ви хочете почуватися комфортно у ванні, в ній має бути відповідна температура. Температура 37°C зазвичай вважається температурою гарного самопочуття.
Для цього необхідно змішати теплу і холодну воду.
Цей експеримент присвячений змішуванню пропорцій води для отримання заданої температури.
Додаткова інформація для вчителів (1/4)
Попередні знання
Учні мали попередньо вивчити основи вимірювання температури та калібрування термометра.
Принцип
У зв'язку з експериментами щодо температури змішування води учні вчаться безпечно користуватися самостійно зібраним калориметром і закріплюють свої знання про точне вимірювання температури за допомогою термометра.
Додаткова інформація для вчителів (2/4)
Мета навчання
У центрі уваги експерименту - точна робота з різними об'ємами води при різних температурах. Це важлива складова для розуміння більш складних принципів термодинаміки.
Завдання
Яку температуру можна отримати при змішуванні гарячої та холодної води?
Додаткова інформація для вчителів (3/4)
Різні кількості гарячої та холодної води змішуються разом. Гаряча вода завжди заливається в калориметр з холодною водою (кімнатної температури). Це має ряд переваг: Холодна вода визначає температуру калориметра, а при заливанні гарячої води температура змішування, очевидно, є найбільшим значенням, яке виникає.
Виникнення температури суміші спочатку пояснюється якісно. У додатковому завданні наведено рівняння для температури змішування, яке отримується з рівняння теплового балансу: "тепло, що виділяється" = "теплу, що поглинається" або
.
При порівнянні обчислених і виміряних значень стає очевидним, що теплоємність калориметра все ж необхідно враховувати.
Додаткова інформація для вчителів (4/4)
Примітки щодо підготовки та виконання роботи
- Для точного відмірювання кількості води використовуються піпетка і пластикова мензурка.
- Уже під час нагрівання термометр має перебувати в гарячій воді. Після вимкнення пальника перемішайте воду, перш ніж знімати показання температури змішування .
- Під час переливання гарячої води універсальний затискач слід від'єднати від подвійної муфти і використовувати як ручку-тримач для колби Ерленмейєра.
- Найвища температура, яка досягається після наливання гарячої води, може бути прийнята за температуру суміші (змішування).
- Під час зчитування всіх значень температури слід також оцінити проміжні значення 0,5 °C.
Інструкції з техніки безпеки
- Для цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
- Коли вода нагрівається, кільцевий тримач штатива і дротяна сітка стають дуже гарячими!
- Під час переливання гарячої води універсальний затискач слід від'єднати від подвійної муфти і використовувати як ручку-тримач для колби Ерленмейєра.
Інформація для учнів
Мотивація
Гарячий чай
Як отримати потрібну температуру?
Занадто холодна вода у ванні викликає дискомфорт. Що ж потрібно робити, щоб підтримувати комфортну температуру?
Занадто гарячий чай пити неможливо. Скільки холодної води потрібно додати, щоб домогтися комфортної температури?
У цьому експерименті учні з'ясовують, які пропорції необхідні для отримання певної температури.
Завдання
Експериментальна установка
Яку температуру можна отримати при змішуванні гарячої та холодної води?
Змішайте різні кількості гарячої та холодної води, щоразу визначаючи температуру змішування.
Обладнання
Додаткові матеріали
| Позиція | Матеріал | Кількість |
|---|---|---|
| 1 | Сірники | 1 пакет |
| 2 | Бутановий пальник | 1 |
| 3 | Бутановий картридж | 1 |
Підготовка (1/4)
Увага!
- Коли вода нагрівається, кільцевий тримач штатива і дротяна сітка стають дуже гарячими!
- Під час переливання гарячої води універсальний затискач слід від'єднати від подвійної муфти і використовувати як ручку-тримач для колби Ерленмейєра.
Підготовка
- Спочатку встановіть бутановий пальник, як показано на рисунках.
- Зверніть особливу увагу на надійну підставку.
Підготовка (2/4)
- Зберіть основу штатива
- Скрутіть разом два штативних стрижні
- Закрипіть штативний стрижень до основи штатива крипільним гвинтом.
Завжди стежте за тим, щоб у Вас була стійка безпечна експериментальна установка
Підготовка (3/4)
- Помістіть дротяну сітку на раніше прикручене кільце штатива.
- Зафіксуйте за допомогою універсального затискача колбу Ерлмейєра.
- Прикріпіть термометр із маленьким занурювальним штоком над дротяною сіткою за допомогою тримача для скляних трубок.
- На рисунку нижче праворуч демонструється готова експериментальна установка.
Завжди стежте за тим, щоб у Вас була стійка і безпечна експериментальна установка
Підготовка (4/4)
- Тепер зберіть калориметр.
- Вставте термометр ( 8 мм) з довгим занурювальним стрижнем і стрижень для перемішування ( 5 мм) через відповідні отвори в кришці.
Виконання роботи (1/2)
Налийте 100 мл (100 г) води в колбу Ерленмейєра (точно відміряйте за допомогою мензурки та піпетки).
Нагрійте воду в колбі Ерленмейєра приблизно до 60°C.
Налийте 100 мл (100 г) холодної води в калориметр (точно відміряйте за допомогою мерзурки та піпетки).
Заповнення водою колби Ерленмейера.
Заповнення водою калориметра
Виконання роботи (2/2)
Проведення експерименту
- Вимкніть пальник.
- Виміряйте температуру холодної води і гарячої води і запишіть значення в таблицю 1 у протоколі.
- Налийте гарячу воду в калориметр.
- Перемішайте і визначте найвищу температуру, яка виникає (температура змішування ).
- Повторіть експеримент з іншими об'ємами води:
50 мл холодної води і 100 мл гарячої води;
100 мл холодної води і 50 мл гарячої води.
Протокол
Таблиця 1
1. Запишіть початкову температуру холодної () і гарячої () води, а також температуру суміші () у таблицю.
2. Потім обчисліть середнє значення () и () і внесіть їх у таблицю.
Завдання 1
Порівняйте значення температури суміші з розрахованими середніми значеннями
Будь ласка, заповніть Розраховані середні значення і виміряні значення температури після змішування : для 100 г холодної води і 100 г теплої води ____. для 50 г холодної води і 100 г теплої води ____. для 100 г холодної води і 50 г теплої води ____.
Завдання 2
Поясніть результат попереднього завдання!
Запишіть пояснення в поле нижче
Додаткове завдання 1
Розрахуйте температуру води після змішування за формулою
і запишіть значення в таблицю.
Додаткове завдання 2
Чим пояснюється різниця між розрахованим і виміряним значенням?
Запишіть пояснення в поле нижче