Zvyšování kvality výuky v přírodních a technických oblastech CZ.1.07/1.1.28/02.0055 Označení: EU-Inovace-F-8-08 Předmět: Fyzika Cílová skupina:8. třída Porovnání vedení tepla různými materiály (experiment) Autor: Mgr. Monika Rambousková Časová dotace: 1 vyučovací hodina Forma: dvojice, skupiny Anotace: tento experiment je vhodné zařadit do výuky při probírání učiva o změně teploty těles tepelnou výměnou Cíl: porovnat únik tepla přes různé materiály změřením teploty vzduchu za materiálem Pomůcky: desky 10 x 10 cm z různých materiálů např. plech, překližka, sklo, polystyrén, zrcadlo, izolepa, stolní lampa s klasickou žárovkou, teplotní čidlo, Labquest, počítač Postup: Teorie Tepelná výměna mezi dvěma dotýkajícími se tělesy nebo částmi téhož tělesa, které mají různou teplotu, se nazývá tepelná výměna vedením. Rychlost vedení tepla určuje tzv. tepelnou vodivost. Porovnat látky podle jejich tepelné vodivosti umožňuje veličina součinitel tepelné vodivosti. Podle tohoto součinitele se látky dělí na Tepelné vodiče - látky s vysokou rychlostí vedení tepla a velkým součinitelem tepelné vodivosti
Tepelné izolanty - látky s nízkou rychlostí vedení tepla a malým součinitelem tepelné vodivosti Částicová stavba kovů umožňuje rychlou tepelnou výměnu vedením. Proto jsou kovy dobrými vodiči tepla. Stavba některých látek umožňuje jenom pomalou tepelnou výměnu vedením. Takové látky se nazývají tepelné izolanty. Tepelným izolantem je vzduch, dobrými tepelnými izolanty jsou také látky obsahující vzduch např. vzduch, vata, peří, srst, molitan, polystyrén, minerální vlna (kamenná nebo skelná), suché dřevo, plasty. Dokonalým tepelným izolantem je vakuum. Motivace Proč se hrníček, který je původně studený, po nalití čaje zahřeje? Proč se lžička ponořená zčásti do horkého čaje po chvíli zahřeje celá? Proč jsou držadla lyžařských holí vyrobena z plastu a nejsou také z kovu jako celá hůlka? Proč může být uvnitř iglú (obydlí Eskymáků v Arktidě postavené ze sněhových bloků) teplota i kolem 10 C, přestože je venku během polární noci 50 C? Postup měření 1. Žáci bodové teplotní čidlo postupně přilepí izolepou na desku z prvního materiálu. 2. Stolní lampu se žárovkou postaví na vodorovnou podložku (např. stůl). Dbají přitom na to, aby v okolí připravovaného experimentu nebyly žádné předměty, které by byly náchylné na poškození zvýšenou teplotou okolí. 3. Teplotní čidlo připojí k LabQuestu. Na LabQuestu nastaví dobu měření na 300 sekund, vzorkovací frekvenci nastaví na hodnotu 2 měření za sekundu. Stolní zapojí opatrně do zásuvky, zapnou a spustí měření. Během měření se snaží kolem desky zbytečně nechodit. Vlastním pohybem bychom vyvolali proudění vzduchu, které by mohlo ovlivnit teplotu snímanou teplotním čidlem. 4. Po skončení měření data uloží, vypnou lampu. 5. Měření 1. - 4. zopakují pro všechny desky. 6. Naměřené hodnoty doplní do tabulky v pracovním listu. 7. Po skončení měření data uloží a importují všechna měření do programu LoggerLite. V programu je možné naměřená data proložit funkční závislostí, která naměřená data nejlépe vystihuje. 8. Žáci vypracují závěr v pracovním listu. Závěrečné zhodnocení:
Pracovní list: LABORATORNÍ PRÁCE č. Název úlohy: EU-Inovace-F-8-08 Porovnání vedení tepla různými materiály Jméno: Datum: Třída: Školní rok: Spolupracovali: Úkol: porovnat vedení tepla různými materiály změřením teploty vzduchu v okolí materiálu Pomůcky: desky 10 x 10 cm z různých materiálů (např. plech, překližka, sklo, polystyrén, zrcadlo), izolepa, stolní lampa s klasickou žárovkou, teplotní čidlo, Labquest, počítač Postup: 1. Bodové teplotní čidlo postupně přilep izolepou na desku z prvního materiálu. 2. Stolní lampu se žárovkou postav na vodorovnou podložku (např. stůl). Dbej přitom na to, aby v okolí připravovaného experimentu nebyly žádné předměty, které by byly náchylné na poškození zvýšenou teplotou okolí. 3. Teplotní čidlo připojíme k LabQuestu. Na LabQuestu nastavíme dobu měření na 300 sekund, vzorkovací frekvenci nastavíme na hodnotu 2 měření za sekundu. Stolní zapojíme opatrně do zásuvky, zapneme a spustíme měření. Během měření se snažíme kolem desky zbytečně nechodit. Vlastním pohybem bychom vyvolali proudění vzduchu, které by mohlo ovlivnit teplotu snímanou teplotním čidlem. Po skončení měření data uložíme, vypneme lampu. 4. Měření 1. - 4. zopakujeme pro všechny desky. 5. Naměřené hodnoty doplníme do tabulky. 6. Po skončení měření data uložíme a importujeme všechna měření do programu LoggerLite. V programu je možné naměřená data proložit funkční závislostí, která naměřená data nejlépe vystihuje.
Vypracování: Plech Překližka Polystyrén Zrcadlo čas teplota čas teplota čas teplota čas teplota Graf: Závěr: Nejrychleji vede teplo... Nejpomaleji vede teplo. Použitá literatura: KOLÁŘOVÁ, R. BOHUNĚK, J., Fyzika pro 8. ročník základní školy Praha: Prometheus, spol. s r. o., 2006. 227 s. ISBN 80-7196-149-3 Doc. Dr. Ing. RAUNER K., FYZIKA 8 učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia Plzeň: Nakladatelství Fraus, 2006. 128 s. ISBN 80-7238-525-9 http://cs.wikipedia.org