Остывание воды в сосудах

Остывание воды в сосудах thumbnail

ФГБОУ ВПО ЯрГУ им. Университетский колледж

Исследование скорости остывания воды в сосуде

при различных условиях

Выполнила команда:

Electroniki

Игровой номер команды:

13f1323

Ярославль, 2013

Краткая характеристика параметров исследования

Температура

Понятие температуры тела представляется на первый взгляд простым и понятным. Из повседневного опыта каждый знает, что бывают тела горячие и холодные.

Опыты и наблюдения показывают, что при контакте двух тел, из которых одно мы воспринимаем как горячее, а другое как холодное, про­исходят изменения физических параметров как первого, так и второго тела. «Физическая величина, измеряемая термометром и одинаковая у всех тел или частей тела, находящихся в термодинамическом равновесии друг с другом, называется температурой». Когда термометр приводят в контакт с изучаемым телом, мы видим разного рода изменения: движется “столбик” жидкости, меняется объем газа и т. п. Но вскоре между термометром и телом обязательно наступает термодинамическое равновесие – состояние, при котором остаются постоянными все величины, характеризующие эти тела: их массы, объемы, давления и так далее. С этого момента термометр показывает не только свою температуру, но и температуру изучаемого тела. В повседневной жизни наиболее распространен способ измерения температуры с помощью жидкостного термометра. Здесь для измерения температуры используется свойство жидкостей при нагревании расши­ряться. Для измерения температуры тела термометр приводят с ним в контакт, между телом и термометром осуществляется процесс теплопередачи до установления теплового равновесия. Чтобы процесс измерения не изменил заметно температуру тела, масса термометра должна быть значительно меньше массы тела, температура которого измеряется.

Теплообмен

Практически все явления внешнего мира и различные изменения в человеческом организме сопровождаются изменением температуры. Явления теплообмена сопутствуют всей нашей повседневной жизни.

В конце 17 века известный английский физик Исаак Ньютон высказал гипотезу: «скорость теплообмена между двумя телами тем больше, чем сильнее отличаются их температуры (под скоростью теплообмена понимаем изменение температуры в единицу времени). Теплообмен всегда происходит в определённом направлении: от тел с более высокой температурой к телам с более низкой. В этом нас убеждают многочисленные наблюдения, даже на бытовом уровне (ложка в стакане с чаем нагревается, а чай остывает). Когда температура тел выравнивается, процесс теплообмена прекращается, т. е. наступает тепловое равновесие.

Простое и понятное утверждение о том, что самостоятельно теплота переходит только от тел с более высокой температурой к телам с меньшей температурой, а не наоборот, является одним из основополагающих законов в физике, и называются II законом термодинамики, этот закон был сформулирован в XVIII веке немецким учёным Рудольфом Клаузиусом.

Исследование скорости остывания воды в сосуде при различных условиях

Гипотеза: Мы предполагаем, что скорость остывания воды в сосуде зависит от слоя жидкости (масла, молока) налитого на поверхность воды.

Цель: Определить влияет ли поверхностным слой масла и поверхностный слой молока на скорость остывания воды.

Задачи:
1. Изучить явление остывания воды.

2. Определить зависимость температуры остывания воды с поверхностным слоем масла от времени, результаты записать в таблицу.

3. Определить зависимость температуры остывания воды с поверхностным слоем молока от времени, результаты записать в таблицу.

4. Построить графики зависимостей, провести анализ результатов.

5. Сделать вывод о том, какой поверхностный слой на воде оказывает большее влияние на скорость остывания воды.

Оборудование: стакана лабораторный, секундомер, термометр.

План эксперимента:
1. Определение цены деления шкалы термометра.

2. Провести измерение температуры воды при остывании через каждые 2 минуты.

3. Провести измерение температуры при остывании воды с поверхностным слоем масла через каждый 2 минуты.

4. Провести измерение температуры при остывании воды с поверхностным слоем молока через каждый 2 минуты.

5. Результаты измерений занести в таблицу.

6. По данным таблицы построить графики зависимостей температуры воды от времени.

7. Рассчитать скорость остывания воды для каждого случая.

8. Проанализировать результаты и дать их обоснования.

Выполнение работы

Сначала мы нагрели воду в 3 стаканах до температуры 71,5⁰С. Затем мы налили в один из стаканов растительное масло, в другой молоко. Масло распределилось по поверхности воды, образуя равномерный слой. Растительное масло – продукт, извлекаемый из растительного сырья и состоящее из жирных кислот и сопутствующих им веществ. Молоко перемешалось с водой (образуя эмульсию), это свидетельствовало о том, что молоко либо разбавлено водой и не соответствует заявленной на упаковке жирности, либо является изготовленным из сухого продукта и в том и другом случае физические свойства молока изменяются. Натуральное молоко неразбавленное водой в воде собирается сгустком и некоторое время не растворяется. Чтобы определить время остывания жидкостей, мы фиксировали температуру остывания через каждые 2 минуты.

Таблица. Исследование времени остывания жидкостей.

Читайте также:  Заболевание спазмы сосудов головного

t, мин

жидкость

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

вода, t,⁰С

71,5

66

64

61

59

57

55

53

52

50

49

вода с маслом, t,⁰С

71,5

66

64

62

61

60

58,5

57,5

56,5

55

53,5

вода с молоком, t,⁰С

71,5

64

62

59,5

57

55

53

51,5

50

49

47,5

По данным таблицы мы видим, что начальные условия во всех экспериментах были одинаковыми, но через 20 минут проведения эксперимента жидкости имеют разные температуры, значит они имеют различные скорости остывания жидкости.

Более наглядно это представлено на графике.

В координатной плоскости с осями температура и время отметили точки, отображающие зависимость между этими величинами. Усредняя значения, провели линию. На графике получилась линейная зависимость температуры остывания воды от времени остывания при различных условиях.

Рассчитаем скорость остывания воды:

а) для воды

0-10 мин (ºС/мин)

10-20 мин (ºС/мин)
б) для воды с поверхностным слоем масла

0-10 мин (ºС/мин)

10-20 мин (ºС/мин)
б) для воды с молоком

0-10 мин (ºС/мин)

10-20 мин (ºС/мин)

Как видно из расчётов медленнее всего остывала вода с маслом. Это обусловлено тем, что слой масла не позволяет воде интенсивно обмениваться теплом с воздухом. Значит теплообмен воды с воздухом замедляется, скорость остывания воды уменьшается, вода дольше остается более горячей. Это можно использовать при приготовлении пищи, например при варке макарон, после закипания воды добавить масло, макароны быстрее сварятся да еще и слипаться не будут.

Вода без каких либо добавок имеет скорость остывания наибольшую, значит и остынет быстрее.

Вывод: таким образом, мы экспериментально убедились, что поверхностный слой масла оказывает большее влияние на скорость остывания воды, скорость остывания уменьшается и вода остывает медленнее.

Источник

Цель урока: дать представление об
измерениях, проводимых с помощью термометра,
выявить особенности остывания воды, используя
метод научного познания, закрепить умение
решению задач на расчёт количества теплоты.

Задачи урока.

Образовательные:

знания: учащиеся должны из опыта сделать
выводы о зависимости остывания воды от разности
температуры воды и окружающей среды.

умения: провести самостоятельное
исследование, оформить результаты исследования
в виде графика, самостоятельное решение задач на
расчёт количества теплоты

Развивающие: развитие речи, восприятия
внешнего мира, способность наблюдать, выдвигать
гипотезы, строить план эксперимента

Воспитательные: работа в парах, требования
техники безопасности при проведении
эксперимента.

Основная дидактическая цель– формирование умений: наблюдать,
анализировать, сравнивать, обобщать.


закрепление умения решения задач

Форма урока– лабораторная работа

– решение
задач

Основное содержание– лабораторная работа № 1
“Исследование изменения температуры остывающей
воды со временем”

– решение задач на расчёт
количества теплоты (рабочая тетрадь к учебнику)

Оборудованиедля лабораторной работы:
калориметры – 10, термометры – 10, чайник с горячей
водой, калориметр -1, железный стакан калориметра
– 1, термометры – 2
ИКТ к уроку– презентация

Раскрытие содержания этапов урока

I. Организационный

Какие явления мы изучаем? (Тепловые)

Запишите в тетради тему урока.Остывание
воды.

Расчёт количества теплоты при охлаждении и
нагревании”.

На уроке вы познакомитесь с первой
лабораторной работой по тепловым явлениям, и
закрепим умения по решению задач на расчёт
количества теплоты при охлаждении и нагревании.

II. Изучение нового материала

1. Актуализация знаний.

На экране слайды презентации урока.

УчительУченик
1. Что характеризует физическая
величина – температура?

2. Какая величина
одинакова у тел в состоянии теплового
равновесия?

3. Какую систему можно назвать
теплоизолированной?

4. Назовите единицы измерения температуры.

5.В чём заключается процесс измерения
температуры?

6. Какое явление лежит в принципе работы
термометра?

7. Из приведённого ниже списка укажите прибор,
не имеющий отношения к тепловым процессам

1. Термометр.
2. Спидометр.
3. Калориметр.
4. Термос

8. Стр. 287 учебника найдите сведения об
устройстве калориметра

9. Объект, с которым мы будем работать- вода.

Назовите причину широкого использования воды
в системах отопления

низкая теплопроводность

высокая теплопроводность

низкая удельная теплоемкость

высокая удельная теплоемкость

Назовите причину широкого использования воды
в системах охлаждения

низкая теплопроводность

высокая теплопроводность

низкая удельная теплоемкость

высокая удельная теплоемкость

Какая из физических величин измеряется в
Дж/кг•°С?

Теплоёмкость

Удельная теплоёмкость

Удельная теплота парообразования

Удельная теплота плавления

10. Удельная теплоёмкость воды – 4200 Дж/кг•°С

11. При остывании горячей воды у её молекул

1) увеличилась кинетическая энергия

2) уменьшилась кинетическая энергия

3) увеличилась потенциальная энергия

4) уменьшилась потенциальная энергия

Вода – удивительное вещество в природе.

Имеет самую большую удельную теплоёмкость.

Имеет плотность наибольшую при температуре +
4°С.

На уроке мы исследуем особенности остывания
воды.

Ответы с использованием

Стр. 55-57
учебника

Что такое калориметр?

Стр. 287 учебника

Читайте также:  Санатории татарстана на сосуды

2. Техника безопасности при проведении
лабораторной работы.

Изучение правила измерения температуры
лабораторным жидкостным термометром.

1. Термометр привести в соприкосновение с телом,
температуру которого следует измерить. С
термометром обращаться бережно. Не встряхивать!
2. Выждать, пока показания термометра перестанут
изменяться, то есть температура термометра
сравняется с температурой исследуемого тела.
3. Произвести отсчет по шкале термометра. Все это
время контакт термометра с телом следует
сохранять.
4. Убрать термометр в футляр. Если измерялась
температура жидкости, то термометр нужно
предварительно вытереть.

Инструктаж и запись в журнале.

3. Лабораторная работа № 1. “Исследование
изменения температуры остывающей воды во
времени”.

Записи в тетради для лабораторной работы.

Цели работы: установить зависимость
изменения температуры от разности температур
воды и окружающей среды

Оборудование: калориметр, термометр, горячая
вода.

Выполнение.

1. Определяю цену делений шкалы термометра.
Ц.д. =

Температура воздуха в комнате…

2. Произвожу измерение температуры воды через
каждые 5минут. Измеренные значения заношу в
таблицу.

Таблица 1. Результаты измерений

Время в мин5101520
Температура воды в калориметре в
°С
     

3. По данным таблицы построить график
зависимости температуры остывающей воды от
времени. Выбираю масштабы по осям: 1 клетка – 1
минута; 5 клеток – 10 градусов Цельсия.

График 1. Зависимость температуры остывающей
воды от времени.

4. Анализ данных графика

Подсчитать скорость изменения температуры
воды на этапах:

Этап 0-5 мин. Скорость остывания

Этап 5-10 мин. Скорость остывания

Этап 10-15 мин. Скорость остывания

Этап 15-20 мин. Скорость остывания

5. Выводы. Скорость изменения температуры
воды уменьшается с течением времени.

Объясните, почему так происходит. Обсуждение
объяснений учащихся.

III. Закрепление.

Олимпиадные задачи из рекомендации МИОО.

У Кати и Маши в чашках горячий кофе. Катя
сразу добавила в него холодное молоко и
подождала 5 минут, чтобы напиток остыл.

Маша подождала 5 минут и добавила холодное
молоко.

Одинаковой ли температуры оказались напитки у
девочек?

Масса и начальная температура напитков у
девочек одинаковы. Чашки одинаковы, и находятся
на одинаковом столе.

Ответ. У Маши в чашке оказался более холодный
напиток. Теплообмен шёл интенсивнее, так как в
течение 5 минут разность температур кофе и
окружающего воздуха была больше, чем у Катиной
кружки и воздуха

Задачи на закрепление.

  1. Как рассчитать количество теплоты, отданное
    водой при охлаждении? При нагревании?
  2. Рассчитайте, какое количество теплоты отдала
    вода массой 1,5 кг при остывании от 70°С до
    комнатной температуры? На сколько градусов
    нагрелся воздух в комнате, если бы всё количество
    теплоты, отданное водой пошло на его нагревание?
  3. Работа с таблицей 2 стр. 64. Какая ложка – из
    алюминия или из меди нагреется больше при
    сообщении ложкам одинакового количества
    теплоты?
  4. Задачи из рабочей тетради стр. 33 № 6 и № 7.

Рефлексия.

Задачи 10-11 из рабочей тетради.

Домашнее задание § 14 , упр. стр. 67 № 1-3,
индивид.: Из сб. Кирик – высокий уровень.

Итоги урока. Оценки.

Источник

Автор: 

Бреусов Андрей, Скрипкин Михаил.

Исследовательско-эксперимантальная работа, целью которой проверка на опыте,  как зависит скорость остывания воды от наличия (отсутствия) на поверхности слоя масла.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное образовательное учреждение

Большекошинская средняя  общеобразовательная школа

Селижаровского района Тверской области

Исследовательская работа по теме:

Экспериментальная  проверка  изменения  скорости остывания воды в сосуде.

                               Выполнили: Бреусов Андрей, обучающийся 10 класса

                                                     Скрипкин Михаил, обучающийся 10 класса

                                               Руководитель: Скрипкина Ирина Валерьевна,

                                                                         учитель физики

                                                       2013

План проведения эксперимента. 

1.      Сформулировать (уяснить) проблему исследования.

2.      Выяснить роль эксперимента в решении данной проблемы.

Определить его цель.

3.      Подобрать  необходимые  приборы  и  материалы.

4.      Определить порядок проведения эксперимента.

5.      Выбрать способ отслеживания  данных опыта (наблюдений, измерений).

6.      Провести эксперимент, выполнить необходимые наблюдения и измерения.

7.      Провести обработку результатов измерений, оценить их точность.

Читайте также:  Режим работы сосудов работающих под давлением

8.      Проанализировать и интерпретировать полученные результаты, сформулировать

вывод.

9.  Оформить отчет о проведении эксперимента.

Цель эксперимента: проверить на опыте,  как зависит скорость остывания воды от наличия (отсутствия) на поверхности слоя масла.

Приборы и материалы: одинаковые стеклянные сосуды (стаканы) – 2 шт.,  электронный термометр – 2 шт., измерительный цилиндр (мензурка), часы (секундомер), теплая вода, растительное масло.

Ход работы:

  1. Отмерить мензуркой 200мл теплой воды. Разлить её в одинаковом количестве (по 100 мл) в стаканы.
  2. Поместить в сосуды с водой термометры, измерить начальную температуру воды.
  3. Аккуратно влить в один из сосудов растительное масло.
  4. Снимать показания термометров через равные промежутки времени (5 минут).
  5. Результаты измерений занести в таблицу.

Время

t, мин.

Температура воды в сосуде с маслом,

t, ºС

Температура воды в сосуде без масла,

t, ºС

  1. Построить график зависимости температуры воды в обоих сосудах от времени.
  2. Проанализировать и интерпретировать полученные результаты, сформулировать

вывод.

Отчет о проведении эксперимента.

  1. Таблица измерений

Время

t, мин.

Температура воды в сосуде с маслом,

t, ºС

Температура воды в сосуде без масла,

t, ºС

5

34,7

34,7

10

34,1

33,6

15

33,3

32,4

20

32,6

31,3

25

31,9

30,4

30

31,2

29,5

  1. График зависимости температуры воды от времени.

.

  1. Вывод: вода под слоем  масла остывает медленнее.
  2. Анализ результатов  и  их обоснование :Если лишить жидкость возможности испаряться, то охлаждение ее будет происходить гораздо медленнее.  Слой  масла  на  поверхности мешает выходу  «быстрых», т.е. обладающих большой кинетической энергией,  молекул воды.  Поэтому и внутренняя энергия  жидкости  почти не изменяется, и ее температура падает медленно.  Само  масло  испаряется крайне медленно, так как его  молекулы  большие  и  более сильно притягиваются  друг к другу, чем молекулы воды.

Источник

ФИЗИКА Базовый уровень

ФИЗИКА Базовый уровень Тетрадь для лабораторных работ учени группы 8. Хабаровск – 2019 Критерии оценивания: Отметка «5» ставится в том случае, если обучающийся: – выполняет работу в полном объеме с соблюдением

Подробнее

Домашняя «лабораторная» работа 1.

Домашняя «лабораторная» работа 1. по теме «Тепловые явления». 1. Цель работы. Научиться ставить физический эксперимент, используя подручные средства, попутно получить представления о некоторых простых

Подробнее

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5.13

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5.13 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ Цель работы: экспериментальное определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости и его зависимости от температуры.

Подробнее

Кейс «Как остывают пищевые жидкости?»

Кейс «Как остывают пищевые жидкости?» Проект «Мир вокруг нас: исследования дома, на даче, в группе продленного дня и в школьном лагере с лабораторным оборудованием AFS» для учащихся начальной школы Авторы:

Подробнее

ТЕМА.

ТЕМА Лекция 8. Работа газа в циклическом процессе. Тепловые двигатели. Цикл Карно. Матрончик Алексей Юрьевич кандидат физико-математических наук, доцент кафедры общей физики НИЯУ МИФИ, эксперт ГИА-11 по

Подробнее

ПОДГОТОВКА к ОГЭ ЧАСТЬ 1

ПОДГОТОВК к ОГЭ ЧСТЬ 1 ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ 1.В твёрдых телах теплопередача может осуществляться путём 1.конвекции 2.излучения и конвекции 3.теплопроводности 4.конвекции и теплопроводности 2.Внутренняя энергия

Подробнее

УДК :53 ББК 22.3я721 Ф48 Авторы: А.В. Грачёв, В.А. Погожев, П.Ю. Боков, В.М. Буханов, Е.В. Лукашёва, Н.И. Чистякова

УДК 373.167.1:53 ББК 22.3я721 Ф48 Авторы: А.В. Грачёв, В.А. Погожев, П.Ю. Боков, В.М. Буханов, Е.В. Лукашёва, Н.И. Чистякова Ф48 Физика : 10 класс: углублённый уровень : рабочая тет радь 4 для учащихся

Подробнее

Лабораторная работа 2

КАЛМЫЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра общей физики Лабораторная работа 2 «Определение удельной теплоемкости жидкости» Лаборатория 2 Лабораторная работа 2 «Определение удельной теплоемкости жидкости»

Подробнее

Занятие 8. Термодинамика

Занятие 8. Термодинамика Вариант 4… Как изменяется внутренняя энергия идеального газа при повышении его температуры?. Увеличивается. Уменьшается. Не изменяется 4. Это не связанные величины 4… Давление

Подробнее

ПОДГОТОВКА К ЕГЭ по ФИЗИКЕ

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» ПОДГОТОВКА К ЕГЭ по ФИЗИКЕ Лекция 8. Внутренняя энергия газа. Первый закон термодинамики. Работа газа в циклическом процессе. Тепловые двигатели

Подробнее

Сосуд Дьюара и огромный летающий термос

ГБОУ города Москвы “Школа с углубленным изучением английского языка 1270” Научно-исследовательская работа Сосуд Дьюара и огромный летающий термос Выполнила: Кондратенко Арина Родионовна учащаяся 3 «В»

Подробнее

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ФИЗИКЕ

– 1 – МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Подробнее

Изучение эффекта термоэлектродвижущей силы

Лабораторная работа 45 Изучение эффекта термоэлектродвижущей силы Цель работы:. Изучить устройство и принцип действия термоэлемента.. Определить коэффициент термоэлектродвижущей силы (коэффициент термопары).

Подробнее

Тема: Тепловые машины. Энтропия

Тема: Тепловые машины Энтропия Основные понятия и определения Самопроизвольным называется процесс, происходящий без воздействия внешних сил В природе существует два вида термодинамических процессов: атимые

Подробнее

Источник