Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Парниковий ефект в сонячному колекторі не тільки забезпечує кращу теплоізоляцію сонячного колектора, але і захищає його від зовнішніх погодних впливів.
Оргскло суттєво не впливає на нагрівання, але колектор охолоджується набагато повільніше. Тому скло використовується також для того, щоб вода в сонячному колекторі не так сильно охолоджувалася в похмуру погоду, мінімізуючи таким чином втрати.
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
Попередні знання
Учні повинні вміти користуватися джерелом (блоком) живлення.
Принцип
У цьому експерименті моделюється парниковий ефект і визначається його вплив на температуру.
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Мета навчання
Учні дізнаються, як парниковий ефект впливає на температуру об'єкта.
Завдання
У цьому експерименті демонструється вплив оргскла, встановленого перед сонячним колектором, у порівнянні з сонячним колектором без оргскла. Задля цього досліджується температурна крива поглинаючої пластини сонячного колектора з оргсклом і без нього під час нагрівання і подальшого охолодження.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Зауваження щодо підготовки та виконання роботи
Різниця в охолодженні чорної поглинальної пластини стає тим очевиднішою, чим довше нагрівається пластина і чим довше спостерігається її охолодження. Пластина нагрівається тим швидше, чим ближче її підносять до лампи, але тоді освітлення пластини перестає бути однорідним.
Оскільки кожна частина експерименту займає не менше 15 хвилин, є сенс розділити клас на кілька груп, кожна з яких виконує тільки одну частину експерименту.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Танучий айсберг
Парниковий ефект - одна з найбільших проблем, яку необхідно вирішувати в глобальному масштабі.
Пов'язане з цим глобальне потепління може зробити Землю непридатною для життя в довгостроковій перспективі.
Проте парниковий ефект може бути дуже корисним у невеликих масштабах для зменшення розсіювання енергії в системі.
Завдання
Експериментальна установка
У цьому експерименті демонструється вплив оргскла, встановленого перед сонячним колектором, у порівнянні з сонячним колектором без оргскла.
Задля цього досліджується температурна крива поглинаючої пластини сонячного колектора з оргсклом і без нього під час нагрівання і подальшого охолодження.
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Галогенна лампа з рефлектором, 12 В / 20 Вт | 05780-00 | 1 |
| 2 | Тримач для галогенних ламп із рефлектором | 05781-00 | 1 |
| 3 | Сонячний колектор для учнівських експериментів | 05760-00 | 1 |
| 4 | Лабораторний термометр, -10..+110°C | 38056-00 | 1 |
| 5 | Секундомір, цифровий, 24 години, 1/ 100 с та 1 с | 24025-00 | 1 |
| 6 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=600 мм, d = 10 мм | 02037-00 | 2 |
| 7 | Рулетка, l=2 м | 09936-00 | 1 |
| 8 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 9 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
Підготовка (1/3)
Установка для частини 1
1. З'єднайте стрижні штатива, що складаються з двох частин, так, щоб утворилися два довгих (рис. 1).
2. Зберіть підставку з регульованої основи штатива та двох штативних стрижнів (рис. 2 і рис. 3).
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3
Підготовка (2/3)
3.Закріпіть лампу в лівій частині основи штатива і підключіть її до блоку живлення (12 В~) (рис. 4).
Установка для частини 1
1.Помістіть чорну поглинаючу пластину в пінопласт, переконавшись, що вимірювальне гніздо знаходиться в правильному положенні (рис. 5), просуньте пластину назад до упору.
2.Вставте термометр у вимірювальне гніздо і поставте пінопласт на стрижні штативу на відстані 9 см від лампи (рис. 6 і рис. 7).
Рисунок 4
Рисунок 6
Рисунок 5
Рисунок 7
Підготовка (3/3)
Установка для частини 2
1.Потримайте чорну пластину під холодною водою, якщо вона все ще тепла після першої частини експерименту. Покладіть чорну поглинаючу пластину назад у пінопласт і переконайтеся, що вимірювальне гніздо знаходиться в правильному положенні (рис. 8), просуньте пластину назад до упору.
2.Помістіть оргскло перед поглинаючою пластиною в пінопласт (рис. 9).
3.Вставте термометр у вимірювальне гніздо і посуньте пінопласт на 9 см від лампи на стрижні штативу (рис. 10 і рис. 11).
Рисунок 8
Рисунок 10
Рисунок 9
Рисунок 11
Виконання роботи (1/2)
Рисунок 12
На початку вимірювань температура термометра більше не повинна змінюватися.
Частина 1
- Виміряйте початкову температуру чорної пластини на початку експерименту і запишіть її.
- Увімкніть лампу (блок живлення) і одночасно запустіть секундомір.
- Запишіть температурну криву чорної пластини поглинача.
- Через 7 хвилин вимкніть лампу (блок живлення). Запишіть температурну криву.
Виконання роботи (2/2)
Частина 2
- Температура чорної поглинальної пластини все ще може бути підвищеною порівняно з першою частиною експерименту. Охолодіть пластину під холодною водою, доки вона не матиме приблизно таку саму початкову температуру, як і в частині 1.
- Повторіть пункти експерименту 1 і запишіть результати.
Протокол
Завдання 1
Вставте слова в тексті Коли пластина ____, більшість світлових променів безперешкодно проходять крізь оргскло і поглинаються пластиною. В результаті ____ температура пластини підвищується. Якщо тепер ____ хоче розсіюватися, вона потрапляє на ____, яке, в свою чергу, має низьку теплопровідність. Таким чином, оргскло діє як бар'єр, який дозволяє ____ проходити в систему, але запобігає ____ тепла.
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Вставте слова в тексті Коефіцієнт пропускання описує ____ матеріалу пропускати хвилі. Він визначається співвідношенням між ____ хвилі до і після середовища. Різниця інтенсивностей зумовлена фізичними явищами ____ і розсіювання. У випадку світлових хвиль, що проходять через прозоре середовище, також говорять про ____.