Загальна інформація
Застосування
Коли ми влітку носимо чорні футболки, нам швидко стає жарко. Саме з цієї причини люди, які подорожують пустелею, часто носять білий одяг: він не нагрівається так швидко.
Саме це явище відтворюють у цьому досліді простими засобами.
Схема досліду
Інша інформація (1/4)
Попередні знання
Учні та студенти вже мають бути обізнані з теплопровідністю і, якщо можливо, також із відбиванням і поглинанням випромінювання.
Принцип
Нагрівання тіла на сонячному світлі залежить від його кольору.
Інша інформація (2/4)
Навчальна мета
Учні та студенти дізнаються, що чорні тіла нагріваються на сонячному світлі сильніше за білі.
Завдання
Учні та студенти освітлюють чорну й білу пробірки рефлекторною лампою на 120 Вт і безперервно вимірюють температуру.
Інша інформація (3/4)
Опрацювання результатів
Під час освітлення світлом рефлекторної лампи на 120 Вт повітря в чорній пробірці нагрівається набагато швидше, ніж повітря в білій пробірці. За вказаних умов досліду вимірювання має тривати щонайменше 5 хвилин. Тоді різниця в цьому прикладі становить 5 °C, а через 10 хвилин - понад 10 °C.
Примітка
Особливо вражає дослід, якщо поставити пробірки просто на сонце. При цьому доцільно поставити штатив для пробірок трохи похило. Можна навіть нагрівати в пробірках воду.
Інша інформація (4/4)
Спостереження
У таблиці праворуч ти бачиш кілька прикладів вимірювань. Зверни увагу, що на виміряні температури можуть впливати різні зовнішні чинники: температура довкілля, близькість до батареї опалення, кількість людей навколо, чи виконується дослід у приміщенні, чи надворі - усе це може вплинути на виміряні температури.
| Час у хв | Чорна Температура в °C | Біла Температура в °C |
|---|---|---|
| 0 | 25 | 25 |
| 1 | 26 | 26 |
| 2 | 28 | 27 |
| 3 | 30 | 28 |
| 4 | 33 | 29 |
| 5 | 35 | 30 |
| 5 | 35 | 30 |
| 10 | 42 | 32 |
| 15 | 45 | 34 |
| 20 | 47 | 35 |
| 25 | 48 | 36 |
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія
Випромінювання, яке посилає Сонце, - це випромінювання на всіх довжинах хвиль, і тому ми сприймаємо його як біле, тобто світле.
Якщо тіло біле, воно відбиває більшу частину випромінювання і тому нагрівається менше, ніж чорне тіло, яке більшу частину випромінювання поглинає й нагрівається за рахунок цієї енергії.
Якщо в пустелі чи в інших спекотних місцях світу хтось усе-таки носить чорний одяг, то найімовірніше річ або в тому, щоб відповідати моді, або просто в тому, що такий одяг легкий і продувається.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Пробірка, Duran®, d = 30 мм, l = 200 мм, чорна, SB 29 | 36294-06 | 1 | 2 | Пробірка, Duran®, d = 30 мм, l = 200 мм, біла, SB 29 | 36294-05 | 1 | 3 | Лабораторний термометр, -10..+110°C | 38056-00 | 2 | 4 | Гумовий корок 26/32, отвір 7 мм | 39258-01 | 2 | 5 | Ламповий патрон E27, з відбивачем, перемикачем, запобіжником | 06751-01 | 1 | 6 | Лампа розжарювання з рефлектором, 230 В/ 120 Вт | 06759-93 | 1 | 7 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=250 мм, d = 10 мм | 02031-00 | 1 | 8 | Підставка для штатива Бунзена, 210x130 мм, h=750 мм | 37694-00 | 1 | 9 | Прямокутний затискач | 37697-00 | 2 | 10 | Штатив для пробірок, 6 отворів, d = 31 мм, дерево | 40569-10 | 1 |
|---|
Складання та виконання
Складання
Термометри в нижній частині змащують невеликою кількістю гліцерину (або води) і потім вставляють у корки до позначки 5 °C.
Пробірки закривають корками і ставлять посередині штатива.
Ламповий патрон із рефлекторною лампою закріплюють на штативі Бунзена.
Лампу вмикають ненадовго й наводять на пробірки так, щоб середина світлового конуса була трохи вище за штатив для пробірок, на однаковій відстані (20 - 25 см) від обох пробірок і щоб обидві були освітлені однаково (рис. праворуч).
Схема досліду
Виконання
Початкові температури вимірюють при вимкненій лампі.
Тепер лампу вмикають і вимірюють температури в чорній і в білій пробірках спочатку з проміжком 1 хв, пізніше - через більші проміжки часу.
Після закінчення досліду лампу вимикають, а термометри виймають із гумових корків і насухо витирають.
Термометри вийняти з гумових корків і насухо витерти. (Через короткий час вони прилипають. Тоді їх можна вийняти лише з великим зусиллям або вони навіть ламаються.)
Відстань між пробірками і склом лампи має бути не надто великою (близько 25 см), щоб досягти вражаючого нагрівання. Через це світловий конус малий, і треба стежити, щоб обидві пробірки були освітлені однаково добре.
Опрацювання результатів
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання