intographics / Pixabay

Ako cestuje teplo

Pomôcky: varič, dve kadičky, dva teplomery, pripináčiky, sviečka, papieriky, hypermangánu, kúsok ľadu, matice, skúmavka, držiak na skúmavku, kahan
Pokus: Na rozohriaty elektrický varič postavíme dve kadičky s vodou (vodu nalievame z jednej nádoby, aby bola zaručená rovnaká počiatočná teplota). Jednu kadičku položíme priamo na platničku, druhú podložíme pripináčiky. V oboch kabínkach meriame teplotu. V podložené kadičke teplota rastie pomalšie ⇒ teplo sa cez vrstvu vzduchu dostáva z platničky do kadičky horšie, vzduch funguje ako prekážka pre teplo.
Pedagogická poznámka: Pre deti je pokus presvedčivý, napriek tomu by bolo možné ho napadnúť tým, že k podložené kadičke má teplo dlhšiu cestu. Ideálnym riešením by bolo zohnať približne rovnako hrubú kovovú doštičku – teplo by potom malo do oboch kadičiek rovnako dlhú cestu, ktorá by sa líšila iba materiálom.
Pr. 1: Prečo je u hrncov, v ktorých varíme na elektrickom variči dôležité rovné dno? Prečo pri varenie na plynovom variči rovné dno dôležité nie je?
• elektrický varič: teplo sa vyrába vo vnútri a zahreje platničku variča, z nej sa musí dostať do hrnca. Nerovné dno hrnca vytvára vzduchové prekážky, ktoré spomaľujú šírenie tepla do hrnca.
• Plynový varič: teplo sa prenáša do hrnca plameňom, ktorý dosiahne na dno hrnca aj v miestach nerovností.
Pr. 2: Po ktorých látkach sa teplo šíri dobre? Po ktorých zle? Uveď príklad, z ktorých Tvoj názor vyplýva.
Látky, ktoré vedú teplo dobre:
• železo (nerezová lyžička sa zahreje od čaju, vyrába sa z neho násobí, platničky, železný opekač páli aj v mieste, ktoré nebolo v ohni),
• hliník (vyrábajú sa z neho chladiča do počítačov).
Látky, ktoré vedú teplo zle:
• drevo (na riad sa dávajú drevené držiaky, aby nepálilo),
• korok (držadla).
Pedagogická poznámka: Pokiaľ sa objaví názor, že medzi dobré vodiče tepla patrí aj voda (v mokrom oblečenie je zima), je dobré diskusiu odložiť a odkázať na pokus s ľadom vo skúmavke a domáce pokus s varením vody bez pokrievky.
Pedagogická poznámka: Čím je teplota miestnosti nižšia, tým je efekt v nasledujúcom príklade výraznejšie, v teplotách do 30 C ° však spoľahlivo rozoznateľný.

Pr. 3: siahne rukou na drevenú dosku lavice a potom na jej kovovú nohu. majú obaja predmety rovnakú teplotu? Prečo?
Oba predmety by mali mať rovnakú teplotu (rovnakú s teplotou miestnosti). Cítime, že kovová noha je studenšie.
Kov vedie teplo lepšie ako drevo, teplota miestnosti (a teda aj kov a drevo lavica) je nižší ako teplota ruky ⇒ kov odvedie z našej ruky viac tepla ⇒ ochladí našu ruku viac ako drevo ⇒ kovová noha sa zdá studenšie.
Pr. 4: Prečo je pri veľkom mraze nebezpečné olizovať kovové predmety? Železo veľmi dobre vedie teplo ⇒ môže ochladiť jazyk tak, že primrzne. Teplo sa šíri vedením po predmetoch. Rôzne látky vedú teplo rôzne.
Pokus:
Do skúmavky dáme kúsky ľadu s vodou, ľad zaťažíme maticou alebo závažíčkom tak, aby sa držal pri dne skúmavky. Vrchná časť skúmavky začneme zahrievať na plameňom. Voda na vrchu skúmavky začne variť, ľad v spodnej časti skúmavky netopí ⇒ voda vedie teplo veľmi zle.
Ako je možné, že sa voda v kabínkach ohriala tak rýchlo?
Pr. 5: Pohybuj rúk v rôznych smeroch, ale v rovnakej vzdialenosti od rozžeravené platničky. Cítiš stále rovnakú teplotu? Prečo? vysvetli
Hoci sme od platničky stále rovnako ďaleko, necítime rovnakú teplotu. Po stranách cítime teplo platničky len minimálne, priamo nad platničkou cítime teplotu veľa. Na platničkou je tiež cítiť prúd vzduchu idúce zdola nahor. Vzduch sa ohrieva od platničky a stúpa aj
s teplom hore.
Pokus:
Do kadičky s vodou nasypeme opatrne pár zrniečok hypermangánu. Kadičku položíme na platničku.
Vidíme, ako voda na dne zafarbená hypermangánu a ohriata od platničky, stúpa nahor (a tým prenáša aj teplo). Studená voda klesá dole, ohrieva sa a stúpa hore. Voda sa sama premiešava.
V kvapalinách a plynoch sa teplo šíri tiež vedením (ohriata látka s prijatým teplom sa pohybuje z jedného miesta na druhé).
Pr. 6: Ako by sme museli skúmavku s ľadom zahrievať, aby ľad roztopil skôr ako voda v hornej časti začne variť?
Museli by sme skúmavku zahrievať odspodu.
Pedagogická poznámka: Pokus samozrejme prevediem.

Pr. 7: Prečo sa vývar nemusí počas varenia miešať, kým zahustená omáčka alebo puding sa miešať musí?
Vývar je riedky ⇒ voda sa v ňom rozprúdi ako v kadičke s hypermangánu.
Omáčka, puding sú husté ⇒ ohriata omáčka nestúpne nahor, neuvoľní miesto studenšie omáčke ⇒ príliš sa zahreje ⇒ pripáli sa.
Pr. 8: Akým spôsobom sa šíri teplo z horiaceho ohňa na okolo sediaci?
Teplo z ohňa sa šíri len na tú časť tela, ktorú máme nastavenú priamo k ohňu. oheň nehreje na chrbát.
Teplo s ohňa sa nemôže šíriť ani vedením (vzduch vedie veľmi zle) ani prúdením (teplý vzduch stúpa nahor) ⇒ teplo sa z ohňa šíri rovnakým spôsobom ako zo Slnka na Zemi – žiarením.
Pr. 9: Na platničku postavíme na pripináčiky dve kadičky. Jedna je normálne, druhá má začmudenej dno. V ktorej sa bude voda zahrievať rýchlejšie? Čierna farba viac pohlcuje žiarenie ⇒ kadička sa začouzeným dnom by sa mala ohrievať rýchlejšie.
Teplo sa šíri žiarením (napríklad ako svetlo).
Pr. 10: V saunách sa udržuje veľmi vysoká teplota (aj napriek 100 C °). Sauny sa obkladajú
drevom, naopak v nich nesmú byť žiadne kovové predmety. Prečo?
Ide o podobnú situáciu ako pri lízanie zábradlie. Drevo vedie zle teplo a preto ho dotykom dokážeme ochladiť tak, aby sme sa o neho nespálili. Kovy vedú dobre teplo a preto by k našej ruky priviedli tepla dostatok na to aby sme sa spálili.
Pr. 11: Nájdi situácie, v ktorých je tepla príliš a musíme sa ho zbavovať. Motor auta (motor sa chladí kvapalinou, ktorá sa chladí vzduchom), procesor počítača (je na neho pripevnený kovový chladič, ktorý je chladený vzduchom, ktorý na neho prúdi z ventilátora), chladnička (na zadnej strane je trubička, ktorá odvádza ohriatu kvapalinu s kompresora a necháva ju na zadnej strane chladničky vychladnúť).
Domáce bádania: Preskúmaj, aký vplyv má použitie pokrievky na dobu, ktorá je potrebná na to, aby sa voda v hrnci začala variť. Navrhni pokus tak, aby bol presvedčivý, urob ho a zapíš výsledky do zošita.
Domáce bádania: Pusť rúru na najnižšiu teplotu (minimálne 40 C °, maximálne 50 C °). Daj do nej kovovú naberačku a drevenú varešku (najlepšie oboje približne rovnako veľké). ktorá z oboch predmetov bude po 15 minútach teplejšie? Ktorý sa nám bude zdať teplejšie? Prečo?
Pokus urob a výsledky porovnaj so svojím odhadom.
Zhrnutie: Teplo cestuje vedením (po predmetu), prúdením (s látkou) alebo žiarením (ako svetlo).

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *