Zvyšování kvality výuky v přírodních a technických oblastech CZ.1.07/1.1.28/02.0055 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. 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 1. 9. 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. 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:
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, 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 spusť měření a pozoruj v průběhu měření graf. 7. Graf stáhni z datalogeru a ulož na určené místo v počítači. 8. Vlož graf do pracovního listu. 9. Hodnoty teplot po 1., 2., a 3. minutě zapiš do tabulky v pracovním listu. 10. Body 1. 9. zopakuj ještě třikrát, vždy ale vlož mezi obě kádinky jiný izolační materiál. 11. Vyslov a zapiš závěr do pracovního listu.
Vypracování: GRAFY: Měření č. 1: Měření č. 2: Měření č. 3: 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: http://cs.wikipedia.org/wiki/tepelný_izolant