Wirtualne laboratorium WL‑S
Przewodnictwo cieplne ciał stałych
Badanie przewodnictwa cieplnego wybranych materiałów
Który materiał najlepiej przewodzi ciepło: grafit, miedź, czy marmur?
Sprawdź w doświadczeniu, czy postawiona wyżej hipoteza jest trafna.
Zapoznaj się z instrukcją i obsługą wirtualnego laboratorium.
Zaplanuj doświadczenie, które pozwoli na zweryfikowanie hipotezy badawczej. Plan zapisz w dzienniku poniżej.
Wykonaj doświadczenie według swojego planu. Obserwacje zapisuj w dzienniku.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1DuKRtf1
Napisz poniżej zwięzły raport z przeprowadzonego doświadczenia. Zawrzyj w nim informację, czy Twoja hipoteza badawcza potwierdziła się oraz które elementy eksperymentu były najtrudniejsze i jak sobie z tymi trudnościami poradziłaś/-eś. Czy potrafisz wyjaśnić teoretycznie przyczyny różnic w przewodnictwie cieplnym badanych materiałów?
Wyznaczenie względnych wartości współczynników przewodnictwa cieplnego miedzi, grafitu i marmuru
Ile razy większy jest współczynnik przewodnictwa cieplnego dla miedzi od współczynnika dla grafitu, a ile od współczynnika dla marmuru?
Zaproponuj sposób przeprowadzenie doświadczenia wpisz i go do formularza poniżej, a w ćwiczeniu wskaż, jaki własny przyrząd musisz dołączyć do wyposażenia laboratorium. Możliwe odpowiedzi: 1. Linijkę, 2. Stoper, 3. Czujnik światła rozróżniający barwy
Opis sposobu wykonania doświadczenia.
W oparciu o swój pomysł przeprowadzenia doświadczenia, zapisz w dzienniku plan pracy wykonywanego eksperymentu.
W dzienniku tym znajdują się także tabele do zapisywania wyników. Przygotuj je wpisując nagłówki kolumn. Pamiętaj o podaniu jednostek wielkości fizycznych. Nie musisz wykorzystać wszystkich kolumn.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1DuKRtf1
Do formularza wpisz sprawozdanie z przeprowadzonego eksperymentu. Zawrzyj w nim między innymi:
Wyniki, czyli względne wartości współczynników przewodnictwa cieplnego (na przykład w takiej formie, jak zapisano to w hipotezie).
Informację, czy Twoja hipoteza badawcza potwierdziła się (a jeśli nie, to dlaczego?).
Opis trudności do pokonania i sposób poradzenia sobie z nimi.
Porównanie uzyskanych wyników z wartościami tablicowymi, które podajemy w odpowiedzi.
Oszacowanie niepewności pomiarowych w Twoim doświadczeniu.
Przeprowadź doświadczenie, którego celem jest zbadanie przewodnictwa cieplnego kilku materiałów. Skorzystaj z dołączonej instrukcji. Notuj poczynione obserwacje i wyciągaj wnioski.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1DuKRtf1
Na ekranie widoczny jest rysunek pomieszczenia z szarymi ścianami i ciemnoszarą podłogą. Na podłodze widoczna jest niebieska świeca z palącym się knotem. Płomień widoczny jest jako nieregularny żółtopomarańczowy kształt. Obok świecy po prawej stronie widoczny jest stojak z trzema prętami widocznymi w postaci cienkich poziomych walców o tej samej długości. Jedne z prętów jest wykonany z grafitu, drugi z miedzi a trzeci z marmuru. Użytkownik może przesunąć każdy z prętów w stronę płomienia. Użytkownik może zgasić świata w pomieszczeniu i włączyć obraz termowizyjny. Po włączeniu termowizji cały obraz staje się niebieski poza płomieniem widocznym w postaci jasnego kształtu. Po zbliżeniu prętów do płomienia zaczynają się one nagrzewać co widoczne jest w postaci przemieszczającego się w nich, wzdłuż długości obszaru początkowo niebieskiego potem żółtego, następnie czerwonego i na końcu prawie białego. Im wyższa jest temperatura tym jaśniejszy jest kolor pręta w danym obszarze. Części prętów znajdujące się bliżej płomienia mają wyższą temperaturę. Z wymienionych trzech prętów cała długość pręta zostaje zmieniona najszybciej dla elementu miedzianego, a najwolniej dla marmurowego.
Spisz obserwacje poczynione podczas doświadczenia wykonanego w Wirtualnym Laboratorium. Rozstrzygnij przy tym, który ze zbadanych materiałów (grafit, miedź, czy marmur) jest najlepszym przewodnikiem ciepła, a który najgorszym.
Proste doświadczenie, bez użycia kamery termowizyjnej, mające na celu zbadanie przewodnictwa cieplnego różnych materiałów, możecie przeprowadzić samodzielnie (w klasie, a przy zachowaniu odpowiednich środków ostrożności - nawet w domu).
Do wykonania doświadczenia potrzebujecie:
palnika turystycznego,
wazeliny,
kilkunastu spinaczy biurowych,
kilku prętów wykonanych z różnych materiałów (np. miedzi, żelaza, stali, marmuru, szkła itp.).
Co i jak można z tym zrobić?
Wybierzcie jeden z prętów i przy pomocy wazeliny, w równych odstępach (np. co 2 cm), przyklejcie do niego spinacze biurowe.
Jeden z końców pręta wsuńcie do płomienia. Obserwujecie, co się dzieje ze spinaczami. Możecie nagrać swoje doświadczenie na telefonie. Po pewnym czasie spinacze zaczną po kolei odpadać od pręta. Zmierzcie ten czas, dla kolejnych spinaczy.
Zmieńcie pręt. Powtórzcie obserwacje i pomiary.
Odpowiedzcie na pytania:
Dlaczego spinacze odpadają od prętów?
Czy tempo odpadania spinaczy jest taki same dla wszystkich prętów?
Opracowanie wyników pomiarów:
Jeśli zmierzyliście czas odpadania spinaczy od kolejnych prętów możecie wykonać wykresy tych czasów dla różnych prętów.
Jeśli dysponujecie prętami wykonanymi z tego samego materiału, ale o różnych powierzchniach przekroju poprzecznego, porównajcie, jak pole przekroju wpływa na szybkość przepływu ciepła.