Загальна інформація
Застосування
Рис. 1: Теплова конвекція
Під час нагрівання рідин або газів виникає потік, бо нагріте середовище через меншу густину піднімається вгору. Циркуляційну трубку наповнюють водою і нагрівають з одного боку. Крапля харчового барвника робить потік видимим. Теплова конвекція в повітрі виявляється в обертанні спіралі над полум'ям.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Попередні знання не потрібні.
Принцип
Теплова конвекція є наслідком різниці густин, яку, своєю чергою, спричиняє різниця температур.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Теплова конвекція є наслідком різниці густин, яку, своєю чергою, спричиняє різниця температур.
Завдання
Учні мають пояснити теплову конвекцію на основі спостережень і вимірювань.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Магнітна демонстраційна дошка PHYWE зі штативом, демо з фізики | 02150-00 | 1 |
| 2 | Вісь на магнітному тримачі | 02151-02 | 1 |
| 3 | Затискний тримач, d = 28..36 мм, магнітний | 02151-06 | 2 |
| 4 | Тримач пальника, магнітний | 02162-00 | 1 |
| 5 | Циркуляційна трубка, велика | 04510-00 | 1 |
| 6 | Мензурка, низька, 100 мл, пластмаса | 36011-01 | 1 |
| 7 | Мензурка, низька, 400 мл | 46055-00 | 1 |
| 8 | Лійка, пластик (PP), верхній d = 50 мм | 36890-00 | 1 |
| 9 | Бутановий пальник з картриджем, 220 г | 32180-00 | 1 |
| 10 | Волосінь на котушці, d = 0,5 мм, 100 м | 02090-00 | 1 |
| 11 | Мікрошпатель-ложка, сталь, l = 150 | 33393-00 | 1 |
| 12 | Патентований синій V, 25 мл | 48376-05 | 1 |
| 13 | Струбцина | 02014-01 | 2 |
Додаткове обладнання
- Ножиці
- Сірники/запальничка
- Шпилька
Складання та виконання
Складання (1/3)
Зауваження:
Обидва частинні досліди можна виконувати одночасно або один за одним, підвісивши спіраль високо вгорі поряд із циркуляційною трубкою.
Рис. 1: Обладнання
Складання (2/3)
a) Теплова конвекція в рідинах
1. Закріпи циркуляційну трубку за допомогою двох затискних тримачів у верхній частині демонстраційної дошки, див. рис. 2.
2. Закріпи тримач пальника разом із пальником залежно від використаного пальника (бутановий пальник: 240, пальник Бунзена: 180) під одним із кутів циркуляційної трубки.
3. Наповни циркуляційну трубку водою за допомогою хімічного стакана на 400 мл і лійки так, щоб рівень води був у заливному отворі.
4. Приготуй тепер 5 мл сильно концентрованого харчового барвника з патентованим синім у пластиковому стакані на 100 мл.
Складання (3/3)
b) Теплова конвекція в газах
1. Виріж спіраль і закріпи в її середині шматок волосіні.
2. Закріпи її за допомогою осі на магнітному тримачі так, щоб вона висіла помітно вище за рівень полум'я, див. рис. 2.
Рис. 2: Складання установки
Виконання
a) Теплова конвекція в рідинах
1. Запали пальник і встанови мале полум'я.
2. Влий харчовий барвник у циркуляційну трубку і спостерігай за поширенням краплі барвника.
b) Теплова конвекція в газах
1. Увімкни пальник на малому полум'ї і спостерігай за спіраллю.
Опрацювання результатів
Спостереження і опрацювання результатів
Спостереження
a) Забарвлена крапля рухається до ненагрітого коліна і опадає там донизу смугами. У нагрітому коліні забарвлені смуги піднімаються вгору. Видно, як вода циркулює.
b) Спіраль починає обертатися.
Опрацювання результатів
Нагріте середовище, чи то вода, чи то повітря, піднімається вгору. У циркуляційній трубці так виникає циркуляційний рух, а спіраль приводиться в обертання повітрям, що піднімається і обтікає її. Ефект зумовлений різницею густин, спричиненою різницею температур; його називають також тепловою конвекцією.