Termodynamika kolem nás

Transkript

1 Termodynamika kolem nás

2 V mrazáku jsou uloženy kostky ledu. Jakou teplotu nejspíše mají? Teplota záleží na velikosti kostek.

3 Jirka vyndal z mrazáku 6 kostek ledu, 4 z nich dal do sklenice s vodou zbylé dvě položil na stůl. Vodu ve sklenici míchal a míchal, až se kostky ledu zmenšily a nakonec úplně přestaly tát. Jakou teplotu nejspíše měla v tu chvíli voda ve sklenici?

4 Zbylé dvě kostky, které Jirka položil na stůl, mezitím již téměř roztály a jejich zbytky leží na stole v kaluži vody. Jaké je nejspíše teplota těchto menších kostek?

5 Na vařiči stojí konvice s vodou, která se právě začala vařit. Jaká je nejspíše teplota vody?

6 O pět minut později se voda stále vaří. Teplota vody je nyní nejspíše?

7 Co myslíš, jaká bude teplota páry u hladiny vařící se vody?

8 Petra vzala plechovku a plastovou lahev, které byly naplněny limonádou a přes noc uloženy v ledničce. Ihned ponořila teploměr do limonády v plechovce a naměřila teplotu 7. Jaká byla nejspíše teplota plastové lahve a limonády v ní? Obě tyto teploty jsou nižší než 7. Obě tyto teploty jsou 7. Obě tyto teploty jsou vyšší než 7. Limonáda má teplotu 7, ale lahev má teplotu vyšší než 7.

9 O pár minut později Petra zvedla plechovku s limonádou ze stolu a řekla, že místo, na kterém plechovka stála, je chladnější než zbytek stolu. Který z kamarádů má pravdu? Chlad se přenesl z plechovky do desky stolu. V místě pod plechovkou už nebyla žádná energie. Nějaké teplo se přeneslo z desky stolu do plechovky. Plechovka způsobila, že nějaké teplo zpod ní odešlo deskou stolu pryč.

10 Ledový blok rozřízneme na dva různě velké kusy. Porovnáme-li následně jejich teplotu, zjišťujeme že Teplota obou kusů je stejná. Teplota většího kusu je nižší. Teplota menšího kusu je nižší. Nelze rozhodnout.

11 Z lednice jsme vyndali čtvrtku (250 g) a osminu (125 g) másla a nechali je v kuchyni změknout. Porovnáme-li teplotu obou kusů másla poté, co dvě hodiny ležely v kuchyni, zjišťujeme že Teplota obou kusů je stejná. Teplota většího kusu másla je vyšší Teplota menšího kusu je vyšší. Nelze rozhodnout.

12 Za mrazivého počasí zavezeme auto do vytápěné garáže a zavřeme vrata. Posuďte, který z kamarádů nejlépe zdůvodňuje jak dochází ke změnám teploty auta a vzduchu v garáži? Auto se ohřeje na teplotu v garáži, ve které bude stále stejně teplý vzduch. Vzduch ochladne na teplotu auta, auto zůstane stejně teplé. Teplota auta i vzduchu se po nějaké době ustálí na teplotě někde mezi původní teplotou auta a původní teplotou vzduchu. Vzduch se v garáži nejdříve ochladí. Postupně se auto i vzduch ohřejí na stejnou teplotu.

13 Lenka popisuje reportáž, kterou viděla večer v televizi: Viděla jsem, jak fyzici vyráběli supravodivé magnety při teplotě 260. Který z kamarádů má pravdu? Musíš se mýlit, není možné dosáhnout tak nízké teploty. Je to možné, není žádná hranice pro nejnižší teplotu. Myslím, že ten magnet byl blízko nejnižší možné teplotě. Myslím, že supravodiče jsou dobré vodiče tepla, pak je ale nemůžete ochladit na tak nízkou teplotu.

14 Petr si myslí, že k tomu, aby si mohl udělat čaj, potřebuje vroucí vodu. Říká kamarádům: Kdybych tábořil ve velehorách, nemohl bych si udělat čaj, protože ve vysokých nadmořských výškách voda nevře. S kým s Petrových kamarádů souhlasíte? Ale ano, voda se tam vaří, ale přitom není tak horká jako tady. To není pravda, voda se vaří vždy při stejné teplotě. Teplota varu vody klesne, ale samotná voda bude mít stále 100! Souhlasím s Petrem voda nikdy nedosáhne teploty varu.

15 Bára tuší, že její maminka vaří polévku v tlakovém hrnci, protože ji tak uvaří rychleji než v obyčejném hrnci ale neví proč. (Tlakové hrnce mají těsnicí pokličku, takže tlak uvnitř hrnce je vyšší než tlak atmosférický.) Který z kamarádů má pravdu? Protože vyšší tlak v hrnci způsobuje, že voda se vaří při teplotě vyšší než 100. Protože vyšší tlak v hrnci vytváří další teplo navíc. Protože pára má vyšší teplotu než vařící se polévka. Protože tlakový hrnec prohřívá teplo rovnoměrněji.

16 Při nafukování pneumatik horského kola si Ondra všiml, že se pumpička výrazně zahřívá. Které z vysvětlení níže je nejlepší? Pumpičce byla dodána energie. Pumpičce byla dodána teplota. Teplo se přenáší z Ondrových rukou do pumpičky. Vzrůst teploty způsobuje kov v pumpičce.

17 Půl litr vody o teplotě 20 přilijeme do hrnce, v němž se rovněž nachází půl litr vody o teplotě 20. Jaká bude výsledná teplota vody v hrnci? Nelze rozhodnout.

18 Ivana vzala dva šálky vody o teplotě 40 a jeden šálek vody o teplotě 10. Vodu ze všech tří stejně velkých šálků slila a promíchala dohromady. Jaká je nejspíše teplota vzniklé směsi?

19 Roman se ptá kamarádů: Dám do mrazáku 100 g ledu o teplotě 0 a 100 g vody o teplotě 0. Které z látek předá mrazáku více tepla? 100 g ledu. 100 g vody. Led i voda stejně, protože obsahují stejné množství tepla. Nelze odpovědět, protože led žádné teplo neobsahuje.

20 V hrnci A je litr vody o teplotě 10, v hrnci B je půl litru o teplotě 70. Vodu v A ohřejeme na 20, vodu v B na 90. Ve kterém hrnci přijala voda více tepla? V B. V A. V obou hrncích stejně. Pro odpověď není dostatek informací.

21 Kovovou kuličku zahřejeme na teplotu 80 a vhodíme ji do sklenice s vodou o teplotě 20. Za 3 minuty budou teploty obou těles vyrovnané. Jakou teplotu vody a kuličky naměříme za 6 minut? Který z výsledků je nejpravděpodobnější? Voda 80 a kulička 20. Voda 50 a kulička 50. Voda 25 a kulička 25. Voda 20 a kulička 80.

22 Vodu a olej o stejné hmotnosti zahříváme stejným hořákem. Voda se z původní teploty20 ohřeje na 30 za 4 minuty. Olej dosáhne téže teploty za 2 minuty. Jaká z tekutin získá více energie? Voda. Olej. Obě stejně. Nelze rozhodnout.

23 Dita vzala dvě lahve naplněné vodou o teplotě 20 a každou z nich zabalila do ručníku. Jeden z ručníků byl suchý, druhý mokrý. Po 20 minutách změřila teplotu vody v obou lahvích. Voda v lahvi obalená mokrým ručníkem měla teplotu 18, voda v lahvi obalené suchým ručníkem teplotu 22. Teplota v místnosti při tomto experimentu byla nejspíše?

24 Smotek bavlny, kousek dřeva a železný hřebík necháme v chladném dni ležet venku. Který z předmětů se nám bude zdát nejstudenější? Smotek bavlny. Kousek dřeva. Železný hřebík. Všechny tři budou na dotek stejně studené.

25 Který předmět by měl mít nejnižší teplotu? Smotek bavlny. Kousek dřeva. Železný hřebík. Všechny tři budou mít stejnou teplotu.

26 Všechny tři dáme do trouby vyhřáté na 90 a necháme je tam delší dobu. Který předmět se nám bude zdát nejteplejší? Smotek bavlny. Kousek dřeva. Železný hřebík. Všechny tři budou na dotek stejně teplé.

27 Který z předmětů by měl mít nejvyšší teplotu? Smotek bavlny. Kousek dřeva. Železný hřebík. Všechny tři budou mít stejnou teplotu.

28 Filip vyndal z mrazáku nanuk, který tam včera uložil, a říká, že dřevěná tyčka, kterou právě uchopil, je teplejší než vlastní nanuk. Máš pravdu, dřevěná tyčka se nikdy neochladí tak jako nanuk. Máš pravdu, nanuk obsahuje více chladu než dřevo. Naopak, dřevěná tyčka se nám zdá teplejší, protože obsahuje více tepla. Já bych řekla, že nanuk i tyčka mají stejnou teplotu, protože byly v mrazáku spolu.

29 Jana vzala z penálu kovové a dřevěné pravítko. Řekla, že kovové pravítko ji studí víc než dřevěné. Jak to nejlépe vysvětlit? Kov odvádí energii rychleji z její ruky než dřevo. Dřevo je přirozeně teplejší než kov. Dřevěné pravítko obsahuje více tepla než pravítko kovové. Kovy lépe vyzařují teplo než dřevo.

30 Pavel vzal současně do rukou dvě krabice čokoládového mléka, studenou z ledničky a teplou ze stolu, kde delší dobu stála. Proč měl podle vašeho názoru pocit, že krabice z ledničky je studenější než krabice stojící na stole? Studenější krabice totiž ve srovnání s tou teplejší obsahuje více chladu! obsahuje méně tepla! je horší tepelný vodič! odvádí rychleji teplo z Pavlovy ruky!

31 Dvě naprosto stejné kostky ledu necháme v jedné místnosti. První necháme volně na vzduchu, druhou zabalíme do zimního kožichu. Která z kostek roztaje dříve? Ta v kožichu. Ta vně kožichu. Obě roztají stejně rychle. Nelze rozhodnout.

32 Proč nosíme v chladném počasí svetry? Zadržují chlad zvenčí. Vytvářejí teplo. Omezují tepelné ztráty. Všechny tři možnosti výše jsou správné.

33 Uvažme opuštěnou zateplenou chatu. Uplynulý měsíc byla venku krutá zima, avšak ráno se konečně oteplilo. Kde bude v inkriminované ráno vyšší teplota? Nikde. Teploty budou stejné. Teplota uvnitř chaty bude vyšší. Teplota venku bude vyšší. Nelze rozhodnout.

34 Je parné léto. Tak samo sebou potřebujeme, aby limonáda vydržela co nejdéle studená. Naliješ si ji raději do plechové nebo do plastové láhve? Na tom přece nezáleží. Samozřejmě do plastové. Plechové, určitě do plechové! Nelze rozhodnout.

35 Je zima a na horské chatě máme možnost vzít si na cestu teplý čaj. Opět volíme mezi plastovou a plechovou lahví. Kterou zvolíš nyní? Na tom přece nezáleží. Samozřejmě, že plastovou. Plechovou, určitě plechovou! Nelze rozhodnout.

36 Speciální poděkování RNDr. Daně Mandíkové, Csc. za pomoc při korekci obsažených úloh a kritické poznámky.

37 Použité zdroje Kácovský P.: Konceptuální test porozumění tepelným jevům Mandíková, D., Trna, J.:Žákovské prekoncepce ve výuce fyziky. Paido, Brno, s. ISBN

38 Děkuji za pozornost