FYZIKA

Výmena tepla

Výmena tepla

Výmena tepla

Prebraný článok 

Pôvodný článok tu: https://www.oskole.sk/?id_cat=3&clanok=20238

 

Zmena teploty lyžičky a teploty čaju je spôsobená výmenou tepla medzi týmito telesami a ich okolím - vzduchom. Výmena tepla nastáva vtedy, keď telesá (kovová lyžička, horúci čaj) majú inú teplotu ako ich okolie. V prírode dochádza k výmene tepla neustále.

 

 

Pokus

 

Pri nasledujúcom experimente a meraní bližšie preskúmame výmenu tepla medzi horúcimi kovmi a vodou izbovej teploty. Cieľom pokusu je zistiť, ako sa pri výmene tepla správajú rôzne látky – napríklad kovy a voda. Opäť použijeme vlastnoručne zhotovený jednoduchý kalorimeter. V kalorimetri budeme skúmať výmenu tepla medzi kovovým predmetom a vodou. Nebudeme však merať teplo, ale teplotu.

 

 

 

Príprava

 

 

Vykonáš tri experimenty a merania s troma malými predmetmi z rôznych kovov (mosadze, hliníka, železa). Predmet zohreješ na teplotu približne 60 °C a vložíš do kalorimetra s vodou izbovej teploty. Voda má mať rovnakú hmotnosť, akú má predmet.

 

a) Aká bude výsledná teplota kovu a vody v kalorimetri?

b) Je zmena teploty kovu rovnaká ako zmena teploty vody ?

 

 

Do tabuľky zapíšeš namerané teploty a vypočítanú zmenu teploty. Všetky tieto teploty musíš mať označené tak, aby si ich vedel odlíšiť:

 

 

začiatočná teplota tz

 

 

výsledná teplota t

 

 

zmenu teploty Δt (znak Δ je písmeno gréckej abecedy – delta, vo fyzike označuje zmenu veličiny). Zmena teploty je kladné číslo, preto pri jej výpočte vždy odrátaj menšiu hodnotu od väčšej.

 

 

 

 

Pomôcky:

 

 

3 kovové predmety (z mosadze, hliníka, železa), varná kanvica, stojan, jednoduchý kalorimeter, teplomer, váhy, odmerná nádoba, niť, hodinky. (Namiesto mosadzného predmetu možno použiť medený a namiesto železného oceľový predmet. Uvedené dvojice materiálov sú zameniteľné.)

 

 

 

Fyzika pre 7. ročník základnej školy a 2. ročník gymnázia s osemročným štúdiom - doc. RNDr. Viera Lapitková, CSc., doc. RNDr. Václav Koubek, CSc., Mgr. Milada Maťašovská, Mgr. Ľubica Morková

 

 

 

Postup:

 

 

  1. Preštuduj si tabuľku.

 

 

 

 

 

 

 

 

číslo

merania

látka

hmotnosť

[g]

začiatočná

teplota tz

[°C]

výsledná teplota t

[°C]

Δt

[°C]

predpoklad

nameraná

1.

kov 1

 

 

 

 

 

voda

 

 

 

 

 

2.

kov 2

 

 

 

 

 

voda

 

 

 

 

 

3.

kov 3

 

 

 

 

 

voda

 

 

 

 

 

 

  1. Odváž kovový predmet 1 a pomocou odmernej nádoby odmeraj objem vody s rovnakou hmotnosťou. Vodu nalej do kalorimetra. Zapíš hodnoty hmotností do tabuľky.

  2. Valček uviaž na niť a vlož do horúcej vody (napríklad s teplotou 60 °C) vo varnej kanvici. Udržuj rovnakú teplotu v kanvici najmenej 5 minút.

  3. Odmeraj teplotu vody v kalorimetri a zapíš ju do tabuľky ako začiatočnú teplotu vody (tz).Začiatočná teplota kovu (tz) sa rovná teplote horúcej vody vo varnej kanvici.(Predpokladáme, že po piatich minútach bude mať predmet rovnakú teplotu ako horúca voda.)

  4. Urob predpoklad o výslednej teplote v kalorimetri.

  5. Horúci kovový predmet vyber z kanvice a čo najrýchlejšie ho vlož do kalorimetra s vodou. Kalorimeter uzavri a meraj teplotu každých 30 s. Výsledná teplota t je najvyššia teplota vody, ktorú si zaznamenal.

  6. Vypočítaj zmenu teploty Δt kovového predmetu a zmenu teploty Δt vody.

 

 

 

Odpovedz:

 

 

  1. Zhodovali sa tvoje predpoklady o výslednej teplote so skutočnosťou?

  2. Ktorý predpoklad bol najbližšie k odmeranej výslednej teplote?

  3. Dobre si prezri rozdiely teplôt pre vodu a kovy. Porovnaj ich. Dá sa z číselných hodnôt rozdielov teplôt urobiť nejaký záver?

  4. Aké nepresnosti, chyby merania a straty tepla treba brať do úvahy?

 

 

 

Namerané hodnoty:

 

 

Kovy, ako sú železo, meď, hliník, boli zohrievané na začiatočnú teplotu okolo 80 °C. Voda mala začiatočnú teplotu 22 °C.

 

 

Fyzika pre 7. ročník základnej školy a 2. ročník gymnázia s osemročným štúdiom - doc. RNDr. Viera Lapitková, CSc., doc. RNDr. Václav Koubek, CSc., Mgr. Milada Maťašovská, Mgr. Ľubica Morková

 

https://www.centralchem.sk/?IDe=38697

 

 

 

 

 
 

 

pokus č.

teleso z látky

 

Δt [°C]

1.

valček zo železa

50,0

voda

5,0

2.

valček z medi

48,0

voda

4,7

3.

valček z hliníka

43,0

voda

9,0

 

 

 

Pri tepelnej výmene sa teplota kovových valčekov menila omnoho viac ako teplota vody rovnakej hmotnosti, ktorou sme ich ochladzovali. Kým teplota vody sa zmenila len o niekoľko stupňovCelziovej stupnice, kovy rovnakej hmotnosti zmenili svoju teplotu o desiatky stupňov. Rôzne látky sa teda pri výmene tepla správajú rôzne.

 

 

Pri každom meraní vznikajú chyby. Pri tomto meraní sme sa veľkým stratám tepla do okolia snažili vyhnúť použitím kalorimetra. Aj tak časť tepla unikla z valčeka do okolia pri jeho prenose z horúcej vody do kalorimetra. Chyba merania vzniká aj pri meraní teploty teplomerom.



Zopakujte si:
1. Uveďte príklad, keď sa rôzne látky ochladzujú rôzne.
2. Kedy nastáva výmena tepla medzi látkami?
3. Ako označujeme zmenu teploty?
4. Ako sa menila teplota kovu a ako vody, keď sme ponorili horúci kov do studenej vody?



Použitá literatúra:
Fyzika pre 7. ročník základnej školy a 2. ročník gymnázia s osemročným štúdiom - doc. RNDr. Viera Lapitková, CSc., doc. RNDr. Václav Koubek, CSc., Mgr. Milada Maťašovská, Mgr. Ľubica Morková



Zdroje obrazkov:
Fyzika pre 7. ročník základnej školy a 2. ročník gymnázia s osemročným štúdiom - doc. RNDr. Viera Lapitková, CSc., doc. RNDr. Václav Koubek, CSc., Mgr. Milada Maťašovská, Mgr. Ľubica Morková
https://www.exoticwood.eu/sk/index.php?ref=lehatka-kresla
https://www.theimagefile.com/?Action=VF&id=3856867850
https://www.centralchem.sk/?IDe=38697