Теплоізоляція повітрям (пір'я)

Схема досліду

У цьому досліді учні спостерігають, як охолоджується гаряча вода у двох банках з накрученою кришкою. При цьому одна з банок оточена клаптиками паперу в мензурці.

При цьому вони встановлюють, що ізоляція з повітря робить так, що вода в цій банці охолоджується повільніше.

Крім того, вони розширюють свої знання про поняття ізоляції: охолодження сповільнюється не лише прямим відгородженням ізолювальним матеріалом, як у попередньому досліді, а й захисним шаром повітря.

Попередні знання

Учні впевнено поводяться з термометром і гарячою водою. Вони здатні самостійно знімати й записувати результати вимірювань.

Принцип

У цьому досліді учні мають власними вимірюваннями виявити різну силу охолодження води з ізоляцією банки клаптиками паперу й повітрям і без неї. Крім того, вони мають повправлятися в регулярному знятті показів протягом тривалішого часу.

Навчальна мета

На те, як швидко тепле тіло віддає тепло своєму оточенню, можна вплинути ізоляцією. Ізоляцію уможливлює не лише повсть (хутро), а й захисний шар повітря (пір'я).

Завдання

• Учні наповнюють банки з накрученою кришкою однаковою кількістю гарячої води
• Учні закріплюють термометри й ізолюють одну з банок мензуркою, наповненою клаптиками паперу
• Протягом 30 хв вони знімають температуру води в обох банках і записують свої значення

• Перед виконанням слід звернути увагу учнів на те, що з банками з накрученою кришкою і особливо з термометрами треба поводитися обережно

• Учні мусять бути обережними з гарячою водою! (Тому гарячу воду варто поставити на вчительському столі)

• Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Рибалочка

Можливо, ти вже бачив рибалочку, який і взимку кидається в холодну воду й при цьому все одно не мерзне. Він добре витримує низькі температури, хоча й не має хутра.

Так само як і тварини з хутром, птахи теж мусять захищатися від вихолодження через віддавання тепла своєму оточенню. Але їхнє оперення працює за іншим принципом, ніж хутро овець. Між численними пір'їнами замкнений шар повітря, який узимку тримає тварин у теплі.

Як саме працює такий захист від холоду, ми хочемо дослідити й зрозуміти в цьому експерименті на одному прикладі.

Як поводиться температура води у двох банках, якщо одна з них стоїть у мензурці, повній клаптиків паперу?

• Наповни мензурку по вінця дрібними клаптиками паперу й постав усередину одну з банок з накрученою кришкою
• Наповни обидві банки гарячою водою й закріпи термометри
• Регулярно вимірюй температуру в обох банках і записуй значення на аркуші паперу

Рис. 1

Одну банку треба оточити «повітряною оболонкою з пір'я».

Для цього наготуй зім'ятих паперових смужок для проміжку між банкою і стінкою мензурки й виріж додатково гладеньку накривку (напр., із круглого фільтрувального паперу), як на рис. 1.

Постав банку в мензурку, спробуй, скільки паперу потрібно, щоб банка добре стояла в мензурці й була ізольована.

Рис. 2

Рис. 3

Попроси, щоб тобі на вчительському столі налили в мензурку приблизно 80 мл гарячої води.

Візьми обидві банки з накрученою кришкою і за допомогою мензурки й лійки обережно наповни кожну приблизно 40 мл гарячої води, як на рис. 2.

Насунь на обидва термометри ущільнювач до позначки 0 °C і ковпачок, як на рис. 3.

Постав термометри на банки й обережно закрути їх.

Схема досліду

Постав одну з банок з накрученою кришкою назад у мензурку й заповни її зім'ятими клаптиками паперу.

Закріпи круглу накривку на мензурці клейкою стрічкою, щоб усе трималося міцно.

Виміряй початкову температуру в обох банках.

Спостерігай за перебігом температури протягом 30 хвилин і кожні 5 хв знову знімай обидві температури. Записуй значення разом із часом на аркуші паперу.

Після цього перейди до протоколу й дай відповіді на запитання до досліду.