Únor 2023 - Teplo

Na tomto setkání jsme si představili dvě jednoduché, ale pěkné aktivity do hodin fyziky. První z nich se věnuje měření tepelného výkonu svíčky pomocí sledování teploty vody v plechovce. Odměříme 100 ml vody do plechovky, zavěsíme nad svíčku a v pravidelných intervalech zapisujeme teplotu vody. Asi nejjednodušší pomůckou pro měření teploty je multimetr s tepelnou sondou (osvědčený spolehlivý a levný multimetr se dá pořídit za 399,- Kč.).

Měření provádíme optimálně 12 minut s krokem 30 s. Teplo dodané svíčkou vodě vypočítáme jednoduše pomocí měrné tepelné kapacity vody a pokud jej podělíme časem, tak dostáváme výkon svíčky. Ten se pohybuje okolo 10 - 17 W (záleží na typu svíčky, my jsme používali čajové). Přesnost měření rozdílu teplot můžeme vylepšit tím, že každá skupinka žáků nakreslí na milimetrový papír graf měření a body proloží regresní přímkou. To, co při měření vypadá spíše jako nepřesně naměřené teploty, se po vykreslení do grafu (25 bodů) ukáže jako velmi pěkná lineární závislost teploty na čase. Samozřejmě je možné data vykreslit v tabulkovém procesoru a regresní křivku nechat spočítat počítačem. Tuto část osobně považuji za důležitou, protože jde sice o jednoduchou statistickou metodu, ale používáme vlastní data a žáci se s touto metodou jistě potkají i v budoucnosti.

Změřili jsme a zmapovali i teplotu plamene pomocí nejpoužívanějších školních bezdrátových teploměrů Veriner a Pasco (Vernier máme k zapůjčení v naší půjčovně pomůcek, stejně tak i dva kusy multimetrů). Teploměry zvládají teploty okolo 1000 °C, takže jsme měli ještě asi 200 °C rezervu.

V druhé části setkání jsme se věnovali měření účinnosti rychlovarné konvice, mikrovlnné trouby, plotýnkového vařiče a (turistické) spirály.

Účinnost se opět počítá pomocí tepelné kapacity odměřené vody a příkonu spotřebiče. Ten se dá buď odečist na štítku spotřebiče, ale my jsme si změřili skutečný příkon pomocí "měřiče spotřeby energie" Geti GPM02 (k zakoupení za 259,- Kč nebo k zapůjčení v našem centru).

Ukázalo se, že účinnost rychlovarné konvice je poměrně vysoká (okolo 90 %), u plotýnkového vařiče záleží na tom, zda je na počátku studený (mizivých 20 % účinnosti) či rozpálený (okolo 35 %). Trochu překvapivá je nízká účinnost mikrovlnné trouby (50 %), ale je potřeba si uvědomit, že u mikrovlnky je se asi 40 % energie ztratí již při přeměně elektrické energie v energii mikrovln. V tomto světle se dá říct, že vlastní ohřev mikrovlnami je docela efektivní. Můžete si vytisknout pracovní informace pro žáky:

V průběhu setkání jsme se seznámili i s další pomůckou na zapůjčení, infrakamerou SEEK.