Fungování tepelné izolace - měření úniku tepla na modelech klasického a zatepleného domu (experiment)

Transkript

1 Zvyšování kvality výuky v přírodních a technických oblastech CZ.1.07/1.1.28/ Fungování tepelné izolace - měření úniku tepla na modelech klasického a zatepleného domu (experiment) Označení: EU-Inovace-F-8-06 Předmět: Fyzika Cílová skupina: 8. třída Autor: Mgr. Monika Rambousková Časová dotace: 1 vyučovací hodina Forma: Skupinová, dvojice Anotace: Tento experiment je vhodné zařadit do výuky při probírání učiva o změně teploty těles tepelnou výměnou. Žáci na modelech zateplených domů změří rozdílné teploty a vysloví závěr o úniku tepla při použití tepelné izolace a bez izolace. Cíl: Měření úniku tepla na modelech zatepleného domu Pomůcky: kádinka 300ml, kádinka 1 000ml, zbytky izolačních materiálů polystyrén, minerální vlákna, celulóza, dřevěný hranolek, který se vejde na dno větší kádinky, teplá voda, varná konvice, lepicí páska, čidlo pro měření teploty GO-TEMP, dataloger LabQuest, počítač Postup: 1. Do větší kádinky žáci dají dřevěný hranolek, na něj postaví menší kádinku. Dbají na to, aby mezera mezi oběma kádinkami byla po celém obvodu stejná. 2. Na větší kádinku přilepí lepicí páskou konec teplotního čidla. 3. Teplotní čidlo připojí k datalogeru LabQuest. Nastaví frekvenci na 20 vzorků za sekundu a dobu měření na 180 sekund. 4. Ve varné konvici uvaří vodu. 5. Horkou vodu (pozor na opaření!!) nalijí do menší kádinky a obě kádinky zakryjí sklem. 6. Na datalogeru Labquest spustí měření a pozorují v průběhu měření graf.

2 7. Graf stáhnou z datalogeru a uloží na určené místo v počítači. 8. Vloží graf do pracovního listu. 9. Hodnoty teplot po 1., 2., a 3. minutě zapíší do tabulky v pracovním listu. 10. Body zopakují ještě třikrát, vždy ale vloží mezi obě kádinky jiný izolační materiál. 11. Vysloví a zapíší závěr do pracovního listu. Teorie Tepelné izolanty se využívají všude tam, kde je třeba zabránit předávání tepla. K tomu dochází nejčastěji, když je třeba zabránit úniku tepla (zateplení domu, potrubí, atp.). Typickým příkladem z praxe je zimní oblečení, které izoluje teplo díky vzduchu, který je uzavřený mezi vlákny vlněného svetru, na obdobném principu fungují dutá vlákna či peří. Proto je v zimě vhodnější mít oblečeno několik vrstev tenkého oblečení než jedinou silnou textilie. Mezi vrstvami oblečení je dostatek vzduchu, který brání tepelným ztrátám.

3 Dalším příkladem je izolování zdí a budov. Izolace z minerální vlny nebo celulózy (ekologicky využitý sběrový papír, rozemletý a ošetřený boritými solemi, které zabrání hoření, plesnivění atd. snadno aplikovatelné foukáním) zadržují vzduch a zpomalují jeho proudění, čímž snižují tepelné ztráty. Jednoduše řečeno, izolace stěn, podkroví a podlah domu nebo bytu zabraňuje tepelným ztrátám v zimním období (a také nárůstu tepla v letním období). Protože dochází ke snížení spotřeby energie za vytápění, vede to k nižším účtům za vytápění, nižšímu opotřebení kotle, dochází ke snížení emisí C02 z elektrárny, snižuje se riziko globálního oteplování a klimatických změn. Závěrečné zhodnocení: Tento experiment je vhodný pro výuku tématu o změně teploty těles tepelnou výměnou. Při plnění úkolů v pracovním listu od žáků získáme zpětnou vazbu o pochopení probraného tématu. Tato laboratorní práce byla u žáků hodnocena pozitivně zejména kvůli využití moderních měřících přístrojů, protože mohli využít své znalosti z hodin informatiky. Časově i svojí náročností je práce přiměřená věku a schopnostem žáků. Tato práce směřuje k utváření těchto kompetencí žáka: Kompetence k učení: - používá správně odborné termíny a symboly pro zápis fyzikálního vyjádření skutečnosti - vyhledává a zpracovává informace z hlediska důležitosti a objektivity a využívá je k dalšímu učení - provádí fyzikální experimenty a pozorování, získané výsledky porovnává, posuzuje a vyvozuje z nich závěry - získané poznatky propojuje se znalostmi z dalších oborů - žák pozoruje přírodní děje a jevy - hledá souvislosti, porovnává jevy a děje přesným měřením Kompetence k řešení problémů: - rozpozná fyzikální problém, využívá vlastního úsudku a zkušeností při jeho řešení - při řešení problému využívá předchozí poznatky a zkušenosti Kompetence komunikativní: - formuluje a vyjadřuje v logickém sledu myšlenky a postupy, které ho dovedly k řešení úlohy - naslouchá vysvětlení fyzikálních jevů a pojmů spolužáky či učitelem a snaží se jim porozumět - při řešení úloh ve skupině a při vysvětlování postupů řešení se vyjadřuje výstižně a kultivovaně - žák se učí exaktně technickému vyjadřování, vyjadřuje se výstižně, souvisle a kultivovaně, a to jak v písemném, tak i ústním projevu - orientuje se v různých typech schémat, obrázků, grafů a tabulek a získává z nich údaje Kompetence sociální a personální: - samostatným řešením přiměřeně fyzicky náročných úloh dosahuje pocitu sebeuspokojení

4 - spolupracuje při práci ve skupině - přispívá k diskusi ve skupině i ve třídě Kompetence pracovní: - plánuje a provádí pozorování a měření, experimenty získané údaje sestavuje do tabulek a dále zpracovává - manipuluje bezpečně s používanými pomůckami, materiály a zařízeními - dodržuje pravidla pro bezpečné zacházení se zdroji el. napětí, el. spotřebiči - zná zásady bezpečnosti při frontálních pokusech, při laboratorních pracích, zejména při práci s elektrickým proudem, vařící vodou, atd. - dodržuje zásady bezpečnosti práce, uvědoměle plní pravidla z těchto zásad vyplývající Pracovní list: Název úlohy: EU-Inovace-F-8-06 LABORATORNÍ PRÁCE č. Fungování tepelné izolace - měření úniku tepla na modelech klasického a zatepleného domu Jméno: Datum: Třída: Školní rok: Spolupracovali: Úkol: Změřte únik tepla na modelech zatepleného domu. Pomůcky: kádinka 300ml, kádinka 1 000ml, sklo na zakrytí obou kádinek, zbytky izolačních materiálů polystyrén, minerální vlákna, celulóza, dřevěný hranolek, který se vejde na dno větší kádinky,

5 teplá voda, varná konvice, lepicí páska, čidlo pro měření teploty GO-TEMP, dataloger LabQuest, počítač Postup: 1. Do větší kádinky dejte dřevěný hranolek, na něj postavte menší kádinku. Dbejte na to, aby mezera mezi oběma kádinkami byla po celém obvodu stejná. 2. Na větší kádinku přilepte lepicí páskou konec teplotního čidla. 3. Teplotní čidlo připojte k datalogeru LabQuest. Nastavte frekvenci na 20 vzorků za sekundu a dobu měření na 180 sekund. 4. Ve varné konvici uvařte vodu. 5. Horkou vodu (pozor na opaření!!) nalijte do menší kádinky a obě kádinky zakryjte sklem. 6. Na datalogeru Labquest spusťte měření a pozorujte v průběhu měření graf. 7. Graf stáhněte z datalogeru a uložte na určené místo v počítači. 8. Vložte graf do pracovního listu. 9. Hodnoty teplot po 1., 2., a 3. minutě zapište do tabulky v pracovním listu. 10. Body zopakujte ještě třikrát, vždy ale vložte mezi obě kádinky jiný izolační materiál. 11. Vyslovte a zapište závěr do pracovního listu. Vypracování: GRAFY: Měření č. 1: Měření č. 2: Měření č. 3:

6 Měření č. 4: TABULKA MĚŘENÍ Měření č. 1 (bez izolace) Měření č. 2 (polystyrén) Měření č. 3 (minerální vlákna) Měření č. 4 (celulóza) Teplota po 1. minutě 2. minutě 3. minutě Závěr: Použité zdroje: [online] [ cit ] Dostupné z: KOLÁŘOVÁ, R. BOHUNĚK, J., Fyzika pro 8. ročník základní školy Praha: Prometheus, spol. s r. o., s. ISBN RNDr. MACHÁČEK M., Fyzika pro 8. ročník základní školy, I. Díl Praha: Scientia SPN, s. ISBN Doc. Dr. Ing. RAUNER K. a kol., Fyzika 8 učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia Plzeň: Nakladatelství Fraus, s. ISBN

7