Pracownia: przemiany fazowe, rozszerzalność i transport ciepła

Potrzebne wiadomości: Temperatura, ciepło i stany skupienia.

Topnienie i wykres

Do kubka z mieszaniną drobnego lodu i niewielkiej ilości wody włóż termometr tak, aby nie dotykał ściany. Pod nadzorem obserwuj ogrzewanie od otoczenia, delikatnie mieszając i zapisując temperaturę oraz obecność lodu co jednakowy czas. Nie używaj szczelnie zamkniętego ogrzewanego naczynia. Wykres T(t) może mieć odcinek prawie stałej temperatury, dopóki współistnieją fazy; sól i nierównowaga zmieniają wynik.

Przewodzenie, konwekcja i rozszerzalność

Metalową i plastikową łyżeczkę o możliwie podobnej geometrii zanurz na tę samą głębokość w bezpiecznie ciepłej wodzie. Porównuj temperatury czujnikiem w jednakowych miejscach i czasach, nie oceniaj ich poprzez dotykanie gorących końców. Woda w przezroczystym naczyniu z niewielką cieplejszą zabarwioną porcją pozwala obserwować ruch płynu; konwekcja przenosi także materię, a przewodzenie nie wymaga takiego przepływu makroskopowego.

Rozszerzalność gazu można pokazać miękkim balonikiem na pustej plastikowej butelce przenoszonej między chłodną a letnią kąpielą. Zmiana temperatury nie musi zachodzić przy idealnie stałym ciśnieniu. Rozszerzalność ciała stałego demonstruje nauczyciel gotowym niskotemperaturowym stanowiskiem z czujnikiem wydłużenia; nie budujemy samodzielnie ogrzewanej naprężonej konstrukcji.

W raporcie zapisz, co kontrolowano, a czego nie. Wolniejszy wzrost temperatury może wynikać z przemiany, większej pojemności cieplnej albo strat. Jeden kształt wykresu bez obserwacji faz nie rozstrzyga zawsze mechanizmu.

Zadania do tego tematu

• Prawie stała temperatura przy malejącej ilości lodu
• Wydłużenie pręta na gotowym stanowisku
• Co przenosi konwekcja?

Dalsza lektura

Materiał referencyjny