Voda – zajímavá tekutina

EVROPSKÝ SOCIÁLNÍ FOND

PRAHA & EU

INVESTUJEME DO VAŠÍ BUDOUCNOSTI

RNDr. Erika Prausová

WWW.OPPA.CZ 2

Voda - úkoly

1. Zjistit rovnici aproximační křivky při chladnutí vody a

vyvodit fyzikální závěry

2. Zjistit měrnou tepelnou kapacitu vody a získa-nou

hodnotu porovnat s tabulkovou hodnotou

3. Naměřit průběh tání ledu, pak ho posolit NaCl, měřit

teplotu a grafickou závislost

4. Změřit vodivost pitné vody, destilované vody před a po

přidání špetky soli

5. Změřit hustotu vody při různých teplotách

6. Změřit pH pitné vody

WWW.OPPA.CZ

Voda - chladnutí vody

1. Zjistit rovnici aproximační křivky při

chladnutí vody a vyvodit fyzikální

závěry

Experiment je zaměřen na měření poklesu teploty vody

v závislosti na čase ve dvou nádobách, z nichž jedna je

otevřená a druhá uzavřená. Měření provedeme s použitím

dvou měřících soustav najednou, abychom zaručili stejné

experimentální podmínky (teplota okolního vzduchu, tlak

a vlhkost).

3

WWW.OPPA.CZ

Voda - chladnutí vody

Pomůcky:

LabQuest 2

Dva teploměry Go!Temp

Dvě stejné uzavíratelné nádoby, do kterých lze nalít

horkou vodu, jednu s provrtaným víkem pro umístění

teploměru

4

WWW.OPPA.CZ

Voda - chladnutí vody

Postup: Čidla na měření teploty připojíme do LabQuestu 2 nebo do PC se

softwarem Logger Pro 3

Nastavíme dobu měření na 3 hodiny s frekvencí měření 1 s (tato

nastavení provedeme v nabídce Režim, kterou vyvoláme z hlavního

menu přístroje)

V rychlovarné konvici přivedeme vodu až k varu a poté ji nalijeme do

obou nádob.

Jednu nádobu uzavřeme víčkem, kterým dovnitř zasuneme teploměr,

druhou necháme otevřenou a rovněž do ní ponoříme teploměr

Měření spustíme současně

5

WWW.OPPA.CZ

Voda - chladnutí vody

Vyhodnocení měření: Naměřená data spolu s proloženou křivkou, která je

aproximuje zobrazíme v grafu závislosti teploty na čase

Z grafů vyčteme rovnice aproximačních křivek

Měly by mít tvar exponenciální křivky: t = A.e-C.τ +B, kde t

je teplota vypočtená na základě dat z teplotního čidla a τ

je čas.

Popíšeme rozdíly v naměřených závislostech a zamyslí-

me se , čím jsou tyto rozdíly způsobené

6

WWW.OPPA.CZ

Voda - chladnutí vody

Tento experiment je vhodný též k demonstraci vlastností

exponenciální funkce v matematice.

Většinu dějů, které probíhají v reálném světě, popisuje

právě exponenciální funkce.

Chladnutí vody

Nabíjení kondenzátoru

Pokles amplitudy tlumeného kmitání

Počet nerozpadlých radioaktivních jader na čase (graf

radioaktivního rozpadu jader)

Závislost výšky hladiny vytékající kapaliny na čase

(Torricelliho vzorec) atd.

7

WWW.OPPA.CZ

Voda - chladnutí vody

8

WWW.OPPA.CZ

Voda – měrná tepelná kapacita

2. Zjistit měrnou tepelnou kapacitu vody

a získanou hodnotu porovnat s tabul-

kovou hodnotou

Měrná tepelná kapacita je u vody třikrát větší než

u většiny ostatních látek, jako jsou horniny, železo, hliník,

atd.

Proto má voda svou tepelnou setrvačností velký

klimatický vliv a s výhodou se používá k transportu tepla

(např. v ústředním topení).

9

WWW.OPPA.CZ

Voda – měrná tepelná kapacita

Pomůcky: SW Logger Pro 3

Teploměr Go!Temp

Elektrický směšovací kalorimetr

Magnetická míchačka Stir Station

Ampérmetr do 10A High Current Senzor

Voltmetr s rozsahem ±30V Voltage Probe

DC spínaný napájecí zdroj 60 V / 6 A (GWInstek)

Přenosný datalogger LabQuest

Multimetr elektrických veličin

10

WWW.OPPA.CZ

Voda – měrná tepelná kapacita

11

WWW.OPPA.CZ

Voda – měrná tepelná kapacita

Vyhodnocení měření: Z naměřených hodnot proudu, napětí a času (doba

ohřevu vody) vypočítáme množství dodaného tepla v J.

Vypočítáme tepelnou kapacitu v J.K-1 , Δt získáme z

naměřených hodnot, od které odečteme tepelnou kapacitu

kalorimetru

Pak vypočítáme měrnou tepelnou kapacitu, vztaženou na

1 kg

12

DĚKUJI ZA POZORNOST

RNDr. Erika Prausová