Praktikos darbas. Medžiagų savitosios šilumos tyrimas

Vertinimas


Vertinimo kriterijai	Taškai

Atliekama namuose, prieš pamoką

Pavadinimas, prietaisai ir priemonės	1

Tikslas	1

Teorija ir formulės	3

Atliekama pamokoje

Hipotezė	1

Matavimai	4

Skaičiavimai	2

Rezultatų analizė ir išvados	2

Refleksija	1

Iš viso	15

Laiku nesutvarkyta darbo vieta	$- 1$


Pažymys	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1

Taškai	14,5–15	13–14	11,5–12,5	10–11	8,5–9,5	7–8	4,5–6,5	2,5–4	1,5–2	0–1

Pasiruošimas namuose

Prieš pamoką pažymėtą dalį perrašykite į lapelį. Hipotezę suformuluosite pamokos pradžioje, apžiūrėję ritinėlį.

Kaip suformuluoti hipotezę?

Hipotezė – tai pagrįstas spėjimas, kurį galima patikrinti stebėjimu ar eksperimentu.

Kaip užrašyti. Hipotezę galite parašyti tiesiog teiginiu: „Ritinėlis pagamintas iš …, nes …“. Galite naudoti ir struktūrą „Jei …, tai …“: po „jei“ parašykite savo spėjimą, po „tai“ – ką tada turėtų parodyti tyrimas, pavyzdžiui: „Jei ritinėlis pagamintas iš …, tai jo savitoji šiluma bus artima … J/(kg $\cdot$ °C).“ Spėjimą pagrįskite tuo, ką matote: ritinėlio spalva, sunkumas.

Hipotezės kriterijai:

Hipotezę turi būti įmanoma patikrinti. Šiame darbe ją patikrinsite, palyginę gautą savitąją šilumą su lentele.
Hipotezė turi būti konkreti ir aiški: teiginys, ne klausimas.
Hipotezę turi būti įmanoma paneigti: tyrimas gali parodyti, kad spėjote neteisingai. Tai irgi vertingas rezultatas.

Gerų hipotezių pavyzdžiai iš kitų tyrimų:

„Arbata termose atvės lėčiau nei puodelyje, nes termosas yra geras šilumos izoliatorius.“
„Jei vienodos masės vandenį ir aliejų tiek pat laiko šildysime vienodais šildytuvais, tai aliejaus temperatūra pakils daugiau, nes jo savitoji šiluma mažesnė.“

Praktikos darbas. Medžiagų savitosios šilumos tyrimas

Tikslas: nustatyti metalo savitąją šilumą ir išsiaiškinti, iš kokio metalo pagamintas ritinėlis.

Hipotezė: … (palikite vietos, ją parašysite pamokos pradžioje)

Prietaisai ir priemonės: svarstyklės, termometras, matavimo cilindras, kalorimetras, metalinis ritinėlis su siūlu, kaitinimo elementas, metalinis puodas, popierinis rankšluostis.

Teorija ir formulės. Įkaitintas ritinėlis, įdėtas į šaltą vandenį, atiduoda šilumą vandeniui ir kalorimetro vidiniam indui, kol visų kūnų temperatūros susilygina. Šilumos nuostolių nepaisome, todėl ritinėlis, vanduo ir vidinis indas sudaro uždarą sistemą. Joje gautų ir atiduotų šilumos kiekių suma lygi nuliui (šilumos balanso lygtis):

$Q_{r} + Q_{k} + Q_{v} = 0.$

Čia $Q_{r}$ , $Q_{k}$ , $Q_{v}$ – ritinėlio, kalorimetro vidinio indo ir vandens šilumos kiekiai.

Kiekvieno kūno šilumos kiekis:

$Q_{r} = c_{r} \cdot m_{r} \cdot (t - t_{2}),$

$Q_{k} = c_{k} \cdot m_{k} \cdot (t - t_{1}),$

$Q_{v} = c_{v} \cdot m_{v} \cdot (t - t_{1}) .$

Įrašę šias formules į lygtį ir išreiškę ritinėlio savitąją šilumą, gauname:

$c_{r} = \frac{c_{k} \cdot m_{k} \cdot (t - t_{1}) + c_{v} \cdot m_{v} \cdot (t - t_{1})}{m_{r} \cdot (t_{2} - t)} .$

Čia $m_{r}$ , $m_{k}$ , $m_{v}$ – ritinėlio, vidinio indo ir vandens masės; $c_{r}$ , $c_{k}$ , $c_{v}$ – jų savitosios šilumos; $t_{1}$ – vandens ir vidinio indo pradinė temperatūra, $t_{2}$ – ritinėlio pradinė temperatūra, $t$ – galutinė temperatūra.

Duomenų lentelė


Kūnai	Masė (kg)	Savitoji šiluma (J/(kg $\cdot$ °C))	Pradinė temperatūra (°C)	Galutinė temperatūra (°C)

Kalorimetro vidinis indas		920

Vanduo		4200

Metalinis ritinėlis

Darbo eiga pamokoje

SVARBU. Atsargiai elkitės su karštu vandeniu ir ištrauktu ritinėliu, kad nenusidegintumėte. Kai termometru nematuojate, padėkite jį ant padėklo. Termometrą neškite tik ant padėklo.

Apžiūrėkite ritinėlį: kokios jis spalvos, ar sunkus savo dydžiui? Suformuluokite hipotezę ir užrašykite ją lapelyje.
Pasverkite sausą ritinėlį ( $m_{r}$ ) ir atiduokite jį mokytojui. Mokytojas jį įdės į karštą vandenį.
Pasverkite tuščią kalorimetro vidinį indą ( $m_{k}$ ).
Matavimo cilindru išmatuokite 120 ml šalto vandens iš čiaupo ir supilkite jį į vidinį indą. Vandens masę $m_{v}$ apskaičiuokite iš tūrio: 1 ml vandens masė yra 1 g.
Vidinį indą įstatykite į išorinį ir išmatuokite šalto vandens temperatūrą $t_{1}$ . Tokia pat yra ir kalorimetro vidinio indo pradinė temperatūra.
Atneškite padėklą su kalorimetru ir termometru prie mokytojo stalo. Paklauskite mokytojo, kokia tuo metu yra karšto vandens, kuriame kaito ritinėlis, temperatūra, ir užrašykite ją ( $t_{2}$ ). Tokia pat yra ir ritinėlio pradinė temperatūra.
Mokytojui prižiūrint, paimkite ritinėlį už siūlo, trumpai leiskite lašams nutekėti virš puodo ir tuoj pat įdėkite ritinėlį į kalorimetrą. Įstatykite termometrą taip, kad jis neliestų ritinėlio. Švelniai judindami ritinėlį už siūlo, maišykite vandenį. Kai temperatūra nustos kilti, užrašykite galutinę temperatūrą $t$ .

Skaičiavimai

Įrašykite išmatuotus dydžius į $c_{r}$ formulę ir apskaičiuokite ritinėlio savitąją šilumą.

Rezultatų analizė ir išvados

Palyginkite gautą $c_{r}$ su lentele ir nustatykite, iš kokio metalo pagamintas ritinėlis.
Ar hipotezė pasitvirtino? Kurie rezultatai tai rodo?
Kodėl gauta reikšmė skiriasi nuo lentelės? Nurodykite priežastis ir pasiūlykite, kaip darbą atlikti tiksliau.


Medžiaga	aliuminis	ketus	plienas, geležis	cinkas	varis	žalvaris	švinas

$c$ , J/(kg $\cdot$ °C)	920	550	460	380	380	380	130

Refleksija

Vienu ar dviem sakiniais parašykite apie savo darbą: ką išmokote, kas sekėsi ir kas buvo sunku, ką kitą kartą darytumėte kitaip.

Baigę darbą sutvarkykite darbo vietą.