Čo už viete zo skúsenosti ?


Lehátka


  1. Je horúci letný deň. Idete sa opaľovať. Ktoré lehátko by ste si vybrali: drevené alebo kovové? A prečo?

  2. Čo viete povedať o teplote lehátok?

  3. Ako sa zohriali lehátka od slnka?

 

http://www.exoticwood.eu/sk/index.php?ref=lehatka-kresla

 

 

Lyžička a čaj


  1. Z malého množstva horúceho čaju vyberieme von kovovú lyžičku. Čo môžeme skôr chytiť do ruky? A prečo?

  2. Ako sa ochladzovali kovová lyžička a čaj?


https://www.theimagefile.com/?Action=VF&id=3856867850

 

 

Na drevenom lehátku sa leží lepšie, lebo nie je také horúce ako kovové. Kovové lehátko má teda väčšiu teplotu ako drevené. Lehátka sa od slnka zohriali rôzne.


Skôr môžeme chytiť kovovú lyžičku ako čaj, lebo skôr ochladne kovová lyžička ako čaj. Kov (lyžička) a voda (čaj) sa ochladzovali rôzne.

 

Rôzne látky sa zohrievajú aj ochladzujú rôzne, majú iné teploty.



Výmena tepla


Zmena teploty lyžičky a teploty čaju je spôsobená výmenou tepla medzi týmito telesami a ich okolím - vzduchom. Výmena tepla nastáva vtedy, keď telesá (kovová lyžička, horúci čaj) majú inú teplotu ako ich okolie. V prírode dochádza k výmene tepla neustále.



Pokus


Pri nasledujúcom experimente a meraní bližšie preskúmame výmenu tepla medzi horúcimi kovmi a vodou izbovej teploty. Cieľom pokusu je zistiť, ako sa pri výmene tepla správajú rôzne látky – napríklad kovy a voda. Opäť použijeme vlastnoručne zhotovený jednoduchý kalorimeter. V kalorimetri budeme skúmať výmenu tepla medzi kovovým predmetom a vodou. Nebudeme však merať teplo, ale teplotu.


 

Príprava


Vykonáš tri experimenty a merania s troma malými predmetmi z rôznych kovov (mosadze, hliníka, železa). Predmet zohreješ na teplotu približne 60 °C a vložíš do kalorimetra s vodou izbovej teploty. Voda má mať rovnakú hmotnosť, akú má predmet.


a) Aká bude výsledná teplota kovu a vody v kalorimetri?

b) Je zmena teploty kovu rovnaká ako zmena teploty vody ?



Do tabuľky zapíšeš namerané teploty a vypočítanú zmenu teploty. Všetky tieto teploty musíš mať označené tak, aby si ich vedel odlíšiť:


začiatočná teplota tz


výsledná teplota t


zmenu teploty Δt (znak Δ je písmeno gréckej abecedy – delta, vo fyzike označuje zmenu veličiny). Zmena teploty je kladné číslo, preto pri jej výpočte vždy odrátaj menšiu hodnotu od väčšej.


 

Pomôcky:


3 kovové predmety (z mosadze, hliníka, železa), varná kanvica, stojan, jednoduchý kalorimeter, teplomer, váhy, odmerná nádoba, niť, hodinky. (Namiesto mosadzného predmetu možno použiť medený a namiesto železného oceľový predmet. Uvedené dvojice materiálov sú zameniteľné.)

 

Fyzika pre 7. ročník základnej školy a 2. ročník gymnázia s osemročným štúdiom - doc. RNDr. Viera Lapitková, CSc., doc. RNDr. Václav Koubek, CSc., Mgr. Milada Maťašovská, Mgr. Ľubica Morková

 

 

Postup:


  1. Preštuduj si tabuľku.


 

 

 

 

 

 

 

číslo

merania

látka

hmotnosť

[g]

začiatočná

teplota tz

[°C]

výsledná teplota t

[°C]

Δt

[°C]

predpoklad

nameraná

1.

kov 1






voda






2.

kov 2






voda






3.

kov 3






voda







  1. Odváž kovový predmet 1 a pomocou odmernej nádoby odmeraj objem vody s  rovnakou hmotnosťou. Vodu nalej do kalorimetra. Zapíš hodnoty hmotností do tabuľky.

  2. Valček uviaž na niť a vlož do horúcej vody (napríklad s teplotou 60 °C) vo varnej kanvici. Udržuj rovnakú teplotu v kanvici najmenej 5 minút.

  3. Odmeraj teplotu vody v kalorimetri a zapíš ju do tabuľky ako začiatočnú teplotu vody (tz). Začiatočná teplota kovu (tz) sa rovná teplote horúcej vody vo varnej kanvici. (Predpokladáme, že po piatich minútach bude mať predmet rovnakú teplotu ako horúca voda.)

  4. Urob predpoklad o výslednej teplote v kalorimetri.

  5. Horúci kovový predmet vyber z kanvice a čo najrýchlejšie ho vlož do kalorimetra s vodou. Kalorimeter uzavri a meraj teplotu každých 30 s. Výsledná teplota t je najvyššia teplota vody, ktorú si zaznamenal.

  6. Vypočítaj zmenu teploty Δt kovového predmetu a zmenu teploty Δt vody.


 

Odpovedz:


  1. Zhodovali sa tvoje predpoklady o výslednej teplote so skutočnosťou?

  2. Ktorý predpoklad bol najbližšie k odmeranej výslednej teplote?

  3. Dobre si prezri rozdiely teplôt pre vodu a kovy. Porovnaj ich. Dá sa z  číselných hodnôt rozdielov teplôt urobiť nejaký záver?

  4. Aké nepresnosti, chyby merania a straty tepla treba brať do úvahy?



Namerané hodnoty:


Kovy, ako sú železo, meď, hliník, boli zohrievané na začiatočnú teplotu okolo 80 °C. Voda mala začiatočnú teplotu 22 °C.


Fyzika pre 7. ročník základnej školy a 2. ročník gymnázia s osemročným štúdiom - doc. RNDr. Viera Lapitková, CSc., doc. RNDr. Václav Koubek, CSc., Mgr. Milada Maťašovská, Mgr. Ľubica Morková

 

http://www.centralchem.sk/?IDe=38697

 


pokus č.

teleso z  látky

 

Δt [°C]

1.

valček zo železa

50,0

voda

5,0

2.

valček z  medi

48,0

voda

4,7

3.

valček z  hliníka

43,0

voda

9,0



Pri tepelnej výmene sa teplota kovových valčekov menila omnoho viac ako teplota vody rovnakej hmotnosti, ktorou sme ich ochladzovali. Kým teplota vody sa zmenila len o niekoľko stupňov Celziovej stupnice, kovy rovnakej hmotnosti zmenili svoju teplotu o desiatky stupňov. Rôzne látky sa teda pri výmene tepla správajú rôzne.

 

Pri každom meraní vznikajú chyby. Pri tomto meraní sme sa veľkým stratám tepla do okolia snažili vyhnúť použitím kalorimetra. Aj tak časť tepla unikla z valčeka do okolia pri jeho prenose z horúcej vody do kalorimetra. Chyba merania vzniká aj pri meraní teploty teplomerom.



Zopakujte si:
1. Uveďte príklad, keď sa rôzne látky ochladzujú rôzne.
2. Kedy nastáva výmena tepla medzi látkami?
3. Ako označujeme zmenu teploty?
4. Ako sa menila teplota kovu a ako vody, keď sme ponorili horúci kov do studenej vody?

Použitá literatúra:
Fyzika pre 7. ročník základnej školy a 2. ročník gymnázia s osemročným štúdiom - doc. RNDr. Viera Lapitková, CSc., doc. RNDr. Václav Koubek, CSc., Mgr. Milada Maťašovská, Mgr. Ľubica Morková

Zdroje obrazkov:
Fyzika pre 7. ročník základnej školy a 2. ročník gymnázia s osemročným štúdiom - doc. RNDr. Viera Lapitková, CSc., doc. RNDr. Václav Koubek, CSc., Mgr. Milada Maťašovská, Mgr. Ľubica Morková
http://www.exoticwood.eu/sk/index.php?ref=lehatka-kresla
https://www.theimagefile.com/?Action=VF&id=3856867850
http://www.centralchem.sk/?IDe=38697