VY_52_INOVACE_2NOV48 Autor: Mgr. Jakub Novák Datum: 13. 12. 2012 Ročník: 8. Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Fyzika Tematický okruh: Energie Téma: Měrná tepelná kapacita Metodický list: Žáci se seznámí s pomůckou zvanou kalorimetr a naučí se jej používat k měření tepla předaného při tepelné výměně. Měřením stanoví měrnou tepelnou kapacitu látky, z níž je vyrobeno kovové těleso. Laboratorní práce odpovídá jedné vyučovací hodině. Žáci pracují ve skupinách po dvou. Výuka probíhá frontálně za dodržení všech bezpečnostních zásad podle přiloženého pracovního postupu. Žáci průběžně s pomocí vyučujícího vyplňují přiložený pracovní list, který odevzdají ke kontrole na konci hodiny. Správné řešení je uvedeno v přiložené kopii pracovního listu červenou barvou. Pomůcky tvoří kalorimetr, teploměr, digitální váhy, kádinka, kovová tělesa vhodné velikosti (nejlépe opatřená háčkem pro snadnější manipulaci), vyučující použije také rychlovarnou konvici a vhodnou nádobu na horkou vodu, do níž ponoří kovová tělesa. Nejprve si žáci v části zvané příprava připomenou nákresem jednotlivé části kalorimetru a jejich funkci. Postupně odvodí vzorec, kterým určí měrnou tepelnou kapacitu látky, z níž je těleso vyrobeno.
Pracovní postup: Vyučující přivede v rychlovarné konvici k varu dostatečné množství horké vody, přeleje ji do vhodné nádoby a kovová tělesa do ní ponoří, aby se ohřála na dostatečnou teplotu. Žáci si naplní kalorimetr zhruba do dvou třetin studenou vodou a pomocí digitálních vah změří její hmotnost. Kalorimetr zavřou a teploměrem změří teplotu vody. Vyučující vhodí do kalorimetru horké kovové těleso, jehož teplotu určí změřením teploty horké vody v nádobě s tělesy. Opětovným zvážením kalorimetru určí žáci hmotnost vhozeného tělesa, kalorimetr zavřou a míchají, dokud se teplota kapaliny uvnitř neustálí, pak teplotu zaznamenají. Z naměřených hodnot žáci vypočítají, jak velké teplo těleso vodě předalo, a měrnou tepelnou kapacitu látky tělesa. Na závěr porovnají velikost naměřené měrné tepelné kapacity s hodnotou, kterou pro použitý kov naleznou v tabulkách.
Veškerý obsah materiálu je vlastní tvorbou autora.
…………
LABORATORNÍ PRÁCE
Jméno: ………………………………………… Třída:
…………………………………………
Škola:
ZŠ Schulzovy sady
Datum: …………………………………………
Zadání:
Změřte velikost tepla odevzdaného tělesem při tepelné výměně v kalorimetru a pokusem stanovte měrnou tepelnou kapacitu látky, ze které je vyrobeno.
Příprava: 1. Nakreslete schematický nákres kalorimetru a pojmenujte jeho jednotlivé části.
2. Teplo odevzdané tělesem kapalině v kalorimetru je rovno teplu přijatému kapalinou kalorimetru. Zapište vztah pro velikost tepla přijatého kapalinou:
3. Zapište všechny veličiny, které musíte zjistit, abyste toto teplo mohli vypočítat.
4. Zapište vztah pro velikost tepla odevzdaného tělesem:
5. Z tohoto vztahu vyjádřete měrnou tepelnou kapacitu látky tělesa:
Pomůcky:
………………………………………………………………………………… ............................................................................................................................
Provedení:
Kalorimetr jsme naplnili vodou o hmotnosti mkap, jejíž měrnou tepelnou kapacitu ckap jsme zjistili z tabulek. ckap = ………………………….. Změřili jsme počáteční teplotu tkap kapaliny uvnitř kalorimetru. Poté jsme do kalorimetru vložili těleso s teplotou vyšší než kapalina. Za stálého míchání těleso odevzdávalo teplo kapalině. Tepelná výměna trvala tak dlouho, dokud se teploty tělesa a kapaliny nevyrovnaly. Během míchání jsme sledovali teploměr. Když teplota přestala stoupat, zaznamenali jsme její konečnou hodnotu t. Hmotnost tělesa mtěl jsme zjistili měřením na digitálních vahách.
Naměřené a vypočtené hodnoty:
mkap = …………………………… mtěl = …………………………… tkap = ……………………………. ttěl = ……………………………. t = ………………………………
Q=
ctěl= Závěr:
……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………
…………
LABORATORNÍ PRÁCE
Jméno: ………………………………………… Třída:
…………………………………………
Škola:
ZŠ Schulzovy sady
Datum: …………………………………………
Zadání:
Změřte velikost tepla odevzdaného tělesem při tepelné výměně v kalorimetru a pokusem stanovte měrnou tepelnou kapacitu látky, ze které je vyrobeno.
Příprava: 1. Nakreslete schematický nákres kalorimetru a pojmenujte jeho jednotlivé části.
2. Teplo odevzdané tělesem kapalině v kalorimetru je rovno teplu přijatému kapalinou kalorimetru. Zapište vztah pro velikost tepla přijatého kapalinou: =
.
.( −
)
3. Zapište všechny veličiny, které musíte zjistit, abyste toto teplo mohli vypočítat. ckap
měrná tepelná kapacita kapaliny
mkap
hmotnost kapaliny
tkap
teplota kapaliny před tepelnou výměnou
t
teplota kapaliny i tělesa po tepelné výměně
4. Zapište vztah pro velikost tepla odevzdaného tělesem: =
ě
.
ě
.(
ě
− )
5. Z tohoto vztahu vyjádřete měrnou tepelnou kapacitu látky tělesa: ě
= ě
.(
ě
− )
Pomůcky:
Kalorimetr, teploměr, kádinka, digitální váhy, kovové těleso.
Provedení:
Kalorimetr jsme naplnili vodou o hmotnosti mkap, jejíž měrnou tepelnou kapacitu ckap jsme zjistili z tabulek.
ckap = 4,18
.℃
Změřili jsme počáteční teplotu tkap kapaliny uvnitř kalorimetru. Poté jsme do kalorimetru vložili těleso s teplotou vyšší než kapalina. Za stálého míchání těleso odevzdávalo teplo kapalině. Tepelná výměna trvala tak dlouho, dokud se teploty tělesa a kapaliny nevyrovnaly. Během míchání jsme sledovali teploměr. Když teplota přestala stoupat, zaznamenali jsme její konečnou hodnotu t. Hmotnost tělesa mtěl jsme zjistili měřením na digitálních vahách. Naměřené a vypočtené hodnoty:
mkap = 131 = 0, 131 mtěl = 123 = 0, 123 tkap = 20℃
ttěl = 79℃ t = 25℃
Q = 2,74
ctěl= 0,41
Závěr:
.℃
Těleso při tepelné výměně v kalorimetru odevzdalo vodě teplo 2,74 kJ. Naměřili
jsme měrnou tepelnou kapacitu 0,41
. Těleso bylo vyrobeno z mosazi, což je slitina mědi,
.℃
jejíž měrná tepelná kapacita je podle tabulek 0,383
.
.℃
