Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Енергія може бути передана тепловим потоком, тепловим випромінюванням або теплопровідністю.
Чим більша теплопровідність стіни, тим вища температура на її зовнішній стороні.
Ця властивість використовується для порівняння температур і, відповідно, теплопровідності алюмінію та скла за допомогою термогенератора.
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
Попередні знання
Учні повинні бути знайомі з поняттям теплоємності.
Принцип
У цьому експерименті досліджують передачу енергії за допомогою тепла, вимірюючи температуру рідин та їхніх контейнерів у різні моменти часу.
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Мета навчання
У цьому експерименті учні знайомляться з фізичною властивістю теплопровідності різних матеріалів.
Завдання
Щоб порівняти теплопровідності посудин, виготовлених із різних матеріалів, в алюмінієвий та скляний стакани наливають гарячу воду.
За допомогою термогенератора порівнюються температури на дні цих посудин. Чим більша напруга відображається на дисплеї, тим вища температура.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Зауваження щодо підготовки та виконання роботи
Виміряні початкові температури поглинаючих пластин відрізняються в залежності від температури навколишнього середовища.
Різні результати зростання температури можуть бути зумовлені неточностями зчитування на термометрі або різною орієнтацією поглинаючої пластини.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Глінтвейн у келиху
Тепло поширюється і розподіляється рівномірно. Утім, тепло не поширюється через усі середовища з однаковою швидкістю. Тому так звана теплопровідність матеріалу має вирішальне значення для того, де цей матеріал може бути використаний.
Матеріал, який дуже добре проводить тепло, не підходить, наприклад, для теплоізоляції будівель, оскільки влітку приміщення дуже швидко нагріваються, а взимку швидко охолоджуються.
В цьому експерименті досліджується теплопровідність різних речовин і з'ясовується, чому глінтвейн найкраще пити зі склянок.
Завдання
Експериментальна установка
Щоб порівняти теплопровідності посудин, виготовлених із різних матеріалів, в алюмінієвий та скляний стакани наливають гарячу воду.
За допомогою термогенератора порівнюються температури на дні цих посудин. Чим більша напруга відображається на дисплеї, тим вища температура.
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Теплогенератор для учнівських експериментів | 05770-00 | 1 |
| 2 | Лабораторний хімічний стакан, світлий, алюміній | 05903-01 | 1 |
| 3 | Фетр, листовий, 100x100 мм | 04404-20 | 1 |
| 4 | Мензурка, низька, 400 мл | 46055-00 | 1 |
| 5 | Секундомір, цифровий, 24 години, 1/ 100 с та 1 с | 24025-00 | 1 |
| 6 | Лабораторний термометр, -10..+110°C | 38056-00 | 1 |
| 7 | Цифровий мультиметр, 3 1/2 розрядний дисплей з NiCr-Ni термопарою | 07122-00 | 1 |
Підготовка
1. Встановіть елемент Пельтьє на алюмінієвий блок термогенератора і зафіксуйте його за допомогою жовтого затискача.
2.Підключіть елемент Пельтьє до входу напруги мультиметра (рис. 2). Виберіть діапазон вимірювання постійної напруги 2В і увімкніть вимірювач.
3.Попросіть вчителя наповнити склянку на 400 мл приблизно наполовину гарячою водою (приблизно 50°C) і поставити її на фетрову пластину.
Виконання роботи (1/3)
Експеримент частина 1
Частина 1: Теплопровідність алюмінію
Помістіть порожню ємність (алюмінієвий стакан) на елемент Пельтьє термогенератора. Налийте в посудину гарячу воду приблизно на 5 мм нижче обідка. Обережно помістіть термометр і запустіть секундомір.
У певні проміжки часу зчитуйте напругу , а потім температуру води і занотуйте значення в таблицю протокола.
Склянка на 400 мл під час вимірювання повинна стояти на фетровій пластинці і бути накрита аркушем паперу, якщо це можливо.
Виконання роботи (2/3)
Експеримент частина 2
Частина 2: Теплопровідність скла
Елемент Пельтьє та алюмінієвий блок необхідно знову охолодити до кімнатної температури.
Для цього візьміть елемент Пельтьє з алюмінієвого блоку і покладіть його гарячою стороною на стіл, виміряйте напругу і зачекайте, поки вона не стане меншою ніж 10 мВ.
Покладіть елемент Пельтьє назад і знову зачекайте, поки напруга не стане рівною 0 мВ.
Виміряйте температуру води у склянці на 400 мл і запишіть значення при хв.
Виконання роботи (3/3)
Перелийте воду зі склянки так, щоб у склянці залишилося приблизно 50 мл теплої води.
Поставте склянку на елемент Пельтьє і одночасно запустіть секундомір.
Виміряйте напругу у певні проміжки часу та температуру води і запишіть їх у таблицю в протоколі.
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Вставте слова в тексті. Теплопровідність - це фізична ____, одиницею виміру якої є Вт/м· K і позначається як ____. Вона описує, наскільки добре речовина проводить ____ і, навпаки, ізолює. Теплопровідність залежить тільки від речовини і не може впливати на це ніяким іншим чином. Тому вона є ____.
Завдання 3
Розташуйте наведені нижче речовини відповідно до їхньої теплопровідності. Почніть з речовини з найвищою теплопровідністю і продовжуйте в порядку спадання. Знайдіть інформацію в Інтернеті. ____ ____ ____ ____ ____ ____