<< home >>
 Labáky s využitím PC, RoboLab-u, PC mikroskopu ...
<<- ->>
  • Fyzika 9.r. 3.LP

FYZIKA 9.r. 3.LP

Základná škola s materskou školou Chlebnice

Fyzika 9. ročník 3. Laboratórna úloha

Úloha:

Urč pevnú látku, z ktorej je zhotovené teleso, pomocou mernej tepelnej kapacity

Príprava:

Medzi telesami, ktorých teploty sú rôzne, dochádza k tepelnej výmene. Táto prebieha dovtedy, kým sa teploty telies nevyrovnajú. Tepelné vlastnosti látok charakterizuje veličina merná tepelná kapacita c [kJ/(kg*st.C].

Napíš vzťah na výpočet tepla, ktoré prijalo teleso s nižšou teplotou
    Q1=m1*c1*dt1
Napíš vzťah na výpočet tepla, ktoré odovzdalo teleso s vyššou teplotou
    Q2=m2*c2*dt2
Vysvetli, čo znamenajú značky fyzikálnych veličín vo vzťahoch, ktoré si napísal
    Q1 [kJ]                  teplo prijaté studeným telesom
    m1 [kg]                  hmotnosť studeného telesa
    c1 [kJ/(kg*st.C)]    merná tepelná kapacita látky, z ktorej je studené teleso
    dt1 [st.C]               rozdiel teplôt studeného telesa po a pred tepelnou výmenou
                                  dt1=t-t01   kde
                                  t [st.C]       teplota oboch telies po tepelnej výmene
                                  t01 [st.C]   teplota studeného telesa pred tepelnou výmenou

    Q2 [kJ]                  teplo odovzdané teplým telesom
    m2 [kg]                  hmotnosť teplého telesa
    c2 [kJ/(kg*st.C)]    merná tepelná kapacita látky, z ktorej je teplé teleso
    dt2 [st.C]               rozdiel teplôt teplého telesa pred a po tepelnej výmene
                                  dt2=t02-t   kde
                                  t02 [st.C]    teplota teplého telesa pred tepelnou výmenou
                                  t [st.C]    teplota oboch telies po tepelnej výmene
Vieš aký vzťah platí pri ideálnych podmienkach medzi teplom odovzdaným telesom s vyššou teplotou a teplom, ktoré prijalo teleso s nižšou teplotou?
    Q1=Q2

Pomôcky:

  • pevné teleso z neznámej látky upevnené na niti
  • váhy
  • kalorimeter
  • studená voda
  • odmerný valec, kadička
  • rýchlovarná kanvica
  • MFCHT pre ZŠ
  • merací prístroj (teplotomer) zo stavebnice RoboLab (obr. č. 1-3)
  • RoboLab software pre vyhodnotenie výsledkov
  • tabuľka OpenOffice F9_3_vypocet.sxc

    Obr. č. 1 – merací prístroj (teplotomer) – celkový pohľad

rl1

    Obr. č. 2 – merací prístroj (teplotomer) – detail RCX kocky

rl2

    Obr. č. 3 – merací prístroj – software

sw

Riešenie:

  • Do kalorimetra nalej pomocou odmerného valca primerané množstvo studenej vody (tak zo 3dl, aby v nej bolo celé teleso z neznámej látky ponorené) a poznač si hmotnosť studenej vody m1 [kg].
  • Odmeraj hmotnosť telesa z neznámej látky a poznač si hodnotu hmotnosti „teplého“ telesa m2 [kg]
  • Do prázdnej kadičky vlož teleso z neznámej látky.
  • V rýchlovarnej kanvici nech pani učiteľka zohreje vodu (tiež tak zo 3dl) a naleje do kadičky s telesom z neznámej látky.
  • Vyčkaj pár minút, aby sa teleso z neznámej látky dobre prehrialo, občas vodu v kadičke premiešaj a požiadaj pani učiteľku, aby prstom opáčila vodu v kadičke. Ak neudrží prst vo vode s telesom z neznámej látky (lebo je ešte silno horúca), tak zotrvajte v čakaní.
  • Ak už pani učiteľka udrží prst v kadičke (teplota bude menej ako 50 st.C), môžeš pristúpiť k samotnému meraniu.

Meranie:

Do kalorimetra so studenou vodou vopchaj kovový koniec snímača teploty na vstupe 1 RCX kocky a do kadičky s teplou vodou a telesom z neznámej látky vopchaj kovový koniec snímača teploty na vstupe 3 RCX kocky. Zapni RCX kocku a spusti program. Po stlačení tlakového snímača na vstupe 2 RCX kocky sa odmeria teplota studenej vody v kadičke v 10 meraniach po 1s. Počas merania svieti žiarovka na výstupe B a počuť zvukový signál. Po ďalšom stlačení tlakového snímača sa odmeria teplota teplej vody v kadičke (a tým aj telesa z neznámej látky v nej ponorenom). Meranie je sprevádzané audiovizuálnou signalizáciou ako pri meraní prvým snímačom teploty, taktiež sa zaznamená 10 hodnôt teploty v priebehu 10s. Po zhasnutí žiarovky vyber teleso z neznámej látky z kadičky a ponor ho do studenej vody v kalorimetri. Prvý snímač teploty nechaj v kalorimetri, ponorený kovovým koncom do vody a do tretice stlač tlakový snímač na vstupe 2 RCX kocky. Prístroj (teplotomer) zaznamená teplotu v kalorimetri každých 5s.

Namerané údaje:

t1

t2

t

porovnanie

Z hodnôt teplôt studenej vody a teplého telesa vyjadríme priemerné teploty t01 [st.C] a t02 [st.C]. Z grafu závislosti teploty od času v kalorimetri nájdeme maximálnu hodnotu teploty t [st.C].

t1_priemer

t2_priemer

t_max

Z grafických závislostí dostaneme tieto hodnoty:

t01=18,61st.C        t02=47,00st.C        t    =22,60st.C

Vyhodnotenie v tabuľke OpenOffice F9_3_vypocet.sxc:

Do farebne označených buniek vlož príslušné hodnoty a vypočítanú hodnotu mernej tepelnej kapacity porovnaj s tabuľkovými hodnotami rôznych látok.

tab

Záver:

Z porovnania vypočítanej tepelnej kapacity neznámej látky, z ktorej je zhotovené teleso s tabuľkovými údajmi ide zrejme o teleso z ocele, teda železa. Vypočítaná hodnota mernej tepelnej kapacity je nižšia než tabuľková. Je to zapríčinené najmä tepelnými stratami pri tepelnej výmene (kalorimeter nebol dokonale tepelne izolovaný, straty tepla pri prenose telesa z kadičky s teplou vodou do kalorimetra). Predpoklad z úvodu, že teplo prijaté telesom z nižšou teplotou sa rovná teplu odovzdaného telesom s vyššou teplotou (Q1=Q2) platí iba v ideálnych podmienkach, v skutočnom, reálnom svete platí Q1<=Q2.

Download:

Klepnúť pravou tlačicou myši a uložiť cieľ odkazu ...
zdroják RoboLab Investigator: F9_3.llb
tabuľka OpenOffice: F9_3_vypocet.sxc
vzorový labák: F9_3.pdf
<<- ->>