Загальна інформація
Застосування
Щоб дослідити теплопровідність, стрижні з міді, алюмінію і скла обклеюють термоіндикаторним папером.
Цей папір змінює свій колір приблизно за 40 °C з оранжевого на червоний. Якщо тримати стрижні одним боком у гарячій воді, то за зміною кольору паперу можна спостерігати теплопровідність матеріалу.
Схема досліду
Інша інформація (1/4)
Попередні знання
Учні й студенти мають бути вже обізнані з фізичним принципом теплопровідності у склі та металі.
Принцип
Метали проводять теплоту краще, ніж скло (і пластмаса). Проводять вони теплоту по-різному. Мідь - дуже добрий провідник теплоти. Алюміній проводить теплоту гірше за мідь.
Інша інформація (2/4)
Навчальна мета
Учні й студенти дізнаються, що метали проводять теплоту краще, ніж скло і пластмаса.
Завдання
Учні й студенти за допомогою термоіндикаторного паперу розглядають теплопровідність різних металів і скла.
Інша інформація (3/4)
Результат
Кілька учнів мають вийти наперед, щоб описати спостереження для однокласників. Через кілька хвилин колір на термоіндикаторних смужках більше не змінюється. Тоді стрижень штатива можна підняти вгору, а стрижні за допомогою тримача для скляної трубки втримати вертикально. Учням варто також дати змогу торкнутися стрижнів пальцями, щоб оцінити їхню температуру.
Мідь: початок почервоніння: через 0,5 - 1 хв; темно-червоне - червоне забарвлення поступово доходить до кінця смужки.
Алюміній: початок почервоніння: трохи пізніше, ніж у міді; червоне - світло-червоне доходить майже до кінця смужки; переходи червоний - світло-червоний - оранжевий плавні.
Скло: смужка лишається оранжевою. Стрижні беруть за той кінець, що не був у воді: мідний стрижень - гарячий; алюмінієвий стрижень - теплий; скляний стрижень - холодний
Інша інформація (4/4)
Опрацювання результатів
Метали проводять теплоту краще, ніж скло (і пластмаса). Проводять вони теплоту по-різному. Мідь - дуже добрий провідник теплоти. Алюміній проводить теплоту гірше за мідь.
Теплоізоляція і теплопровідність мають подібні фізичні основи. Добра теплоізоляція будинку досягається якомога гіршою теплопровідністю матеріалу стін. Проте теплоізоляція стіни залежить ще й від інших технічних параметрів, як-от від стану її поверхні.
Температуру в каструлі контролюють термометром зі спиртовим наповненням. Він має глибину занурення 5 см, а зазначена «температура стовпчика» (для верхньої частини термометра) становить 35 °C. Проте під час вимірювання термометр повністю перебуває в гарячій воді чи у водяній парі, тому показана температура кипіння становить 106 °C замість 100 °C!
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія
Якщо влітку взятися за шибку після того, як на неї світило Сонце, то вона хоч і тепла, але аж ніяк не гаряча.
Інакше поводиться металева пластина чи мідна труба (наприклад, ринва). Якщо доторкнутися до них після дня під сонячним промінням, то в найгіршому разі можна дістати опік.
Напевно, у тебе теж уже була на плиті каструля, у якої ручки стали гарячими, тоді як в іншої ручки лишалися холодними.
Ці відмінності зумовлені різною теплопровідністю речовин, яку в наступному досліді розглянемо докладніше.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Нагрівальна плита, d = 185 мм, 230 В, для дослідів з теплоти | 04025-93 | 1 | 2 | Каструля з нержавкої сталі, 2,7 л | 05934-00 | 1 | 3 | Термоіндикаторні смужки | 04260-00 | 2 | 4 | Тримач для скляної трубки | 05961-00 | 1 | 5 | Алюмінієвий стрижень, U-подібний, d = 5 мм, b = 175 мм | 05910-00 | 1 | 6 | Мідний стрижень, U-подібний, d = 5 мм, b = 175 мм | 05910-01 | 1 | 7 | Скляний стрижень, U-подібний, d = 5 мм, b = 175 мм | 05911-00 | 1 | 8 | Лабораторний термометр, -10..+110°C | 38056-00 | 1 | 9 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=250 мм, d = 10 мм | 02031-00 | 1 | 10 | Підставка для штатива Бунзена, 210x130 мм, h=750 мм | 37694-00 | 1 | 11 | Прямокутний затискач | 37697-00 | 1 | 12 | Мірний кухоль із ручкою, пластик (PP), 1000 мл | 36640-00 | 1 |
|---|
Складання та виконання
Складання
У каструлю наливають приблизно 2,5 літра води.
Штатив Бунзена ставлять поряд із нагрівальною плитою і закріплюють на ньому стрижень із нержавкої сталі.
Стрижні обклеюють термоіндикаторним папером на довжину 10 - 12 см, лишаючи перші 3 см вільними, щоб папір не звисав над каструлею.
Скляний стрижень і металеві стрижні вставляють у тонкі пази тримача для скляної трубки (рис. праворуч).
Скляні та металеві стрижні вставляють у пази тримача для скляної трубки
Виконання
Потім тримач для скляної трубки закріплюють на стрижні штатива і встановлюють стрижень на такій висоті, щоб стрижні одним боком заходили у воду приблизно на 5 см і не лежали на краю каструлі
Тепер тримач для скляної трубки зі стрижнями ще раз виймають з установки, нагрівають воду в каструлі до 90 °C і встановлюють нагрівальну плиту на ступінь 1.
Тримач для скляної трубки зі стрижнями знову вставляють в установку так, щоб усі стрижні занурювалися однаково, а папір лишався поза каструлею.
Протягом наступних хвилин спостерігають за термоіндикаторними смужками на стрижнях.
Схема досліду
Опрацювання результатів
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання