- Posnetek poskusa
- Graf
- Pojasnite odločitev
- Primerjaj grafa
- Pojasnite odločitev
- Popravite izbiro grafa
- Konec ene naloge
- Graf
- Primerjaj grafa
- Konec ene naloge
- Moč grelca
- Pomoč 2
- Konec ene naloge
- Masa izparele vode
- Pomoč 2
- Preverjanje vrednosti
- Določanje mase iz grafa
- Določanje mase iz grafa
- Primerjajte vrednosti
- Konec ene naloge
- Kakšen bi bil graf temperature za olje
- Konec ene naloge
- Konec ene naloge
- Konec vseh nalog
Gretje in izparevanje, 2. verzija
Gretje in izparevanje, 2. verzija
Gorazd Planinšič, Peter Gabrovec, Sergej Faletič
srednja
10-20 min
Kazalo
Posnetek poskusa
Slike prikazujejo poskus, na katerega bodo vezana vsa nadaljna vprašanja.
Grelnik vode stoji na treh silomerih, ki služijo namesto tehtnice (merijo težo). Njihove vrednosti so seštete, tako da kažejo celotno težo vode. Teža naprave je že odšteta. V vodo v grelniku je potopljen termometer (tako da se ne dotika grelca v vodi) in meri temperaturo vode. Voda se že zaradi gretja dovolj meša, da dodatno mešanje ni potrebno.
Pozorno si oglejte slike, izrezane iz video posnetka. Kjerkoli bo to potrebno za reševanje naloge, si jih boste lahko ponovno ogledali. Na slikah je označen tudi čas od začetka posnetka.
Vodo še dotakamo. Nekje med oznakamo 0.5 in 1.0 je majhna kroglica (označena s puščico), ki označuje višino gladine. (00:30 min)
Posoda je napolnjena do približno enega litra. Prižgemo grelec. (01:11 min)
Voda začne vreti in grelec se začne tresti. Sliši se zvok, a brbotanja mehurčkov še ni. (04:06 min)
Začne se brbotanje mehurčkov. (04:10 min)
Grelec se samodejno ugasne. (06:45 min)
Posnetek poskusa
Slike so izrezane iz video posnetka. Na njih je naveden tudi čas od začetka posnetka.
Če si želite ogledati celoten posnetek, po zaprtju okna izberite ogled video posnetka.
Vodo še dotakamo. Nekje med oznakamo 0.5 in 1.0 je majhna kroglica (označena s puščico), ki označuje višino gladine.
Posoda je napolnjena do približno enega litra. Prižgemo grelec.
Voda začne vreti in grelec se začne tresti. Sliši se zvok, a brbotanja mehurčkov še ni.
Začne se brbotanje mehurčkov.
Grelec se samodejno ugasne.
Posnetek poskusa
Posnetek traja 8:38 minut. Pomembne spremebe se zgodijo okoli 1:05, 4:00 in 6:40 minut.
Graf
Napovejte graf (temperature v odvisnosti od časa) za to meritev. Privzemite, da grelec greje s kostantno močjo.
Model napoveduje lomljen prehod v
konstantno temperaturo, kar se, seveda, ne zgodi, a prehod je zelo
kratek.
Izbrani graf ni tak, kakršnega napoveduje teorija za dogajanje na posnetku.
Dobro premislite, kaj se dogaja na posnetku, ali lahko dogajanje razdelimo na več stopenj, kaj napoveduje teorija za vsako od stopenj, kako naj bi se s časom spreminjala temperatura.
Ponovno izberite graf. Lahko istega, če ste se tako odločili in ne vidite nobenega, ki se vam zdi pravilnejši.
Pojasnite odločitev
Navedite, zakaj ste se odločili za ta graf.
Ta odgovor nima posledic. Namenjen je samo temu, da se shrani razlog,
zakaj se je nekdo dvakrat napačno odločil.
Primerjaj grafa
Oglejte si graf dejanske meritve. Primerjajte ga s svojo izbiro. Ali se grafa ujemata?
Skica vsebuje cel kup privzetkov in na njej ni raznih popačenj, ki jih zaradi raznih zunanjih vplivov prisene dejanska meritev, zato bodite pozorni samo na obliko skice.
Ali se ta v glavnih značilnostih ujema z obliko grafa meritve?
Pojasnite odločitev
Navedite, zakaj se vam zdi, da se grafa ne ujemata.
Skica vsebuje cel kup privzetkov in na njej ni raznih popačenj, ki jih zaradi raznih zunanjih vplivov prisene dejanska meritev, a lahko bi rekli, da se v glavnih značilnostih vendarle ujema z obliko grafa meritve.
Popravite izbiro grafa
Kateri od grafov pa se vam zdi, da se najbolje ujema z izmerjenim?
Odlično. Lahko nadaljujemo.
Ni pravi. Dobro si oglejte graf meritve in vse možnosti in poskusite ponovno.
Konec ene naloge
Čestitke! Zaključili ste eno nalogo.
Graf
Napovejte graf za (težo v odvisnosti od časa).
Na sliki je že skica grafa . Izberite ustrezen graf .
Primerjaj grafa
Oglejte si graf dejanske meritve. Primerjajte ga s svojo izbiro. Ali se grafa ujemata?
Pravilno
Res je, grafa se ujemata v vseh pomebnih lastnostih (konstanten do vretja, nato linearno pada).
Šum, ki se ga vidi na meritvi je posledica vretja.
Dobro opravljeno, pojdimo naprej.
Kako je šum posledica vretja?
Šum (neurejena razmazanost črte okoli povprečne vrednosti), ki se ga vidi na meritvi je posledica vretja. Iz izkušenj mogoče že veste, da se grelniki tresejo med vretjem.
To je posledica mehurčkov plina, ki niso enakomerno porazdeljeni in ves čas uhajajo. Vsakič, ko mehurček zapusti kapjevino, nanj preneha delovati sila vzgona v kapjevini in s tem tudi nasprotno enaka sila na podlago. Ker je izparevanje neenakomerno, se to pozna kot šum in posoda se trese.
Vse to, seveda, silomeri zaznajo.
Program vam bo omogočil, da ponovno izberete skico, zdaj, ko ste videli graf meritve.
Če se ne morete odločiti, izberite tisto, ki se vam zdi najbolj podobna izmerjenemu grafu.
Še enkrat si oglejte skico in graf meritve. Če je skica preveč zapletena (bolj kot napoveduje teorija), je program ne bo prepoznal. Poskusite narisati enostavnejšo skico.
Namig: skica grafa naj bo sestavljena iz ene ali dveh ravnih (ne nujno vodoravnih) črt.
Tudi v dugem poskusu niste uspeli skice narisati tako, da bi jo program prepoznal kot pravilno.
Skica, ki se ujema z grafom meritve, bi morala izgledati nekeko takole
Program preverja samo obliko (vodoravno in potem padajoče), ne pa podrobnosti.
Dovoljuje nekaj dstopanja pri "vodoravnosti", zato je rezultat lahko prepoznan kot napačen, če je padajoči del preveč položen.
Konec ene naloge
Čestitke! Zaključili ste eno nalogo.
Moč grelca
Izračunajte moč grelca. Rezultat zapišite spodaj. Poskrbite, da bo v navedenih enotah.
Podatki
Podatki za vodo:
gostota:
specifična toplotna kapaciteta:
specifična izparilna toplota:
specifična talilna toplota:
Graf
Graf
Moč ni pravilno izračunana ali ni v pravih enotah. Program dovoljuje 5% napako. Poskušajte biti dovolj natančni. Poskusite ponovno. Če potrebujete pomoč, kliknite na gumb "Pomoč"
Pomoč
- Moč grelca je povezena s segrevanjem vode.
- Privzeli bomo, da se vsa moč, ki jo troši grelec, sproti porablja kot toplotni tok, ki segreva vodo, tako da sta moč grelca in toplotni tok, ki segreva vodo enaka.
- Premislite, kakšna je zveza med toplotnim tokom in toploto ter toploto in temperaturo vode.
Pomoč zadostuje, nazaj na izračun moči Potrebujem še malo pomoči
Pomoč 2
- Za segrevanje uporabljamo zakonitost , kjer je dovedena toplota, masa segrevanega telesa, specifična toplota segrevane snovi in spremeba temperature zaradi dovajanja toplote.
- Toplotni tok je toplota dovedena (ali odvedena) v časovni enoti. , kjer je toplotni tok, dovedena (ali odvedena) toplota in čas, v katerem se je to zgodilo.
- Iz zgornjih zvez lahko dobimo zvezo .
Ali si lahko do neznanih vrednosti pomagamo z grafom?
- Za segrevanje dobimo enačbo .
Z grafom si pomagamo takole
- Ker je na navpični osi in na vodoravni, je strmina grafa.
- Za moč dobmo
Opomba: to velja za prvi del – segrevanje. V drugem delu, izparevanju, segrevanja ni več, temperatura je konstantna, zato za tisti del ta enačba sploh ne velja.
Konec ene naloge
Čestitke! Zaključili ste eno nalogo.
Masa izparele vode
Izračunajte, koliko vode je izparelo med vretjem, če smo moč pravilno izračunali.
Masa izparele vode ni pravilno izračunana ali ni v pravih enotah. Program dovoljuje 5% napako. Poskušajte biti dovolj natančni. Poskusite ponovno. Če potrebujete pomoč, kliknite na gumb "Pomoč"
Pomoč
Voda izpareva med vretjem.
Privzeli bomo, da se vsa moč, ki jo troši grelec, sproti porablja kot toplotni tok, zaradi katerega voda vre, tako da sta moč grelca in toplotni tok, ki povzroča vretje, enaka.
Premislite, kakšna je zveza med toplotnim tokom in dovedeno toploto ter dovedeno toploto in izprelo maso.
Pomoč zadostuje, nazaj na izračun specifične izparilne toplote Potrebujem še malo pomoči
Pomoč 2
- Vretje opisuje zakonitost , kjer je dovedena toplota, masa snovi, ki je izparela, specifična izparilna toplota.
- Toplotni tok je toplota dovedena (ali odvedena) v časovni enoti. , kjer je toplotni tok, dovedena (ali odvedena) toplota in čas, v katerem se je to zgodilo.
- Iz zgornjih zvez lahko dobimo zvezo .
Ali si lahko do neznanih vrednosti pomagamo z grafom?
- Za izparevanje dobimo enačbo .
Z grafom si pomagamo odčitati čas.
.
Od tod lahko izračunamo maso izparele vode
Preverjanje vrednosti
Maso izparele vode lahko določimo še na dva načina: - odčitamo iz grafa in - odčitamo iz posnetka ali slik posnetka.
V nadaljevanju boste to storili in primerjali razultate.
Določanje mase iz grafa
Določite maso izparele vode iz grafa .
Odčitana iz grafa:
Pravilno
Čestitke! Odčitali ste pravo vrednost. Naprej
Napačno
Izgleda, da niste odčitali prave vrednosti. Poskusite ponovno. Program dovoljuje do 10% odstopanje.
Pazite, da vrednost navedete v zahtevanih enotah. Pazite, da v primeru šuma (navpični razmazanosti točk), odčitate vrednost nekje na sredi (navpično).
Napačno
Izgleda, da tudi v drugo niste našli prave vrednosti.
Iz grafa odčitamo vrednost takole
in dobimo
Dovoljeno je 10% odstopanje
Določanje mase iz grafa
Določite maso izparele vode iz posnetka ali slik posnetka.
Odčitana iz grafa:
Pravilno
Čestitke! Odčitali ste pravo vrednost. Naprej
Napačno
Izgleda, da niste odčitali prave vrednosti. Poskusite ponovno. Program dovoljuje do 10% odstopanje.
Pazite, da vrednost navedete v zahtevanih enotah. Privzemite, da je posoda valjaste oblike.
Napačno
Izgleda, da tudi v drugo niste našli prave vrednosti.
Iz posnetka oz. slik posnetka vrednost takole
in dobimo
Dovoljeno je 5% odstopanje
Primerjajte vrednosti
Maso izparele vode ste določili na tri načine. Primerjajte dobljene vrednosti med sabo in ocenite, ali se ujemajo (v okviru napake).
Vednost iz računa:
Vrednost, odčitana z grafa:
Vednost, odčitana s posnetka ali slik posnetka:
Ta slajd nima posledic, samo kliče po vnosu razmisleka.
Konec ene naloge
Čestitke! Zaključili ste eno nalogo.
Kakšen bi bil graf temperature za olje
Izberite, kako bi izgledal graf za olje (rdeče) v pimerjavi z grafomm za vodo (modro).
Privzetki
- Privzemite, da grelec deluje z enako močjo enako dolgo (časa) kot za vodo.
- Voda in olje imata na začetku isto temperaturo.
- Posnetka takege vrenja ni, saj se olje začne prej kaditi. Če bi obstajal, bi bil posnetek podoben tistemu za vodo, le trajanje segrevanja bi bilo drugačno.
- Podatke, ki niso navedeni, poiščite v literturi ali na medmrežju.
Pravilno
Odlično. Čestitke. Olje se segreva hitreje kot voda pa tudi pri višji temperaturi zavre.
Delno pravilno
Pravilno ste ugotovili, da je vrelišče više, ne pa tudi naklona premice, ki predstavlja segrevanje. Se bo etanol segreval hitreje ali počasneje od vode? Prilagodite svoj graf.
Delno pravilno
Pravilno ste ugotovili, da se bo olje hitreje segrevalo kot voda. Kje pa bo začelo izparevati? Pri višji ali nižji temperaturi kot voda? Prilagodite svoj graf.
Nepravilno
To pa ni v redu. Še enkrat preverite, katere količine se spremenijo, ko govorimo o olju namesto o vodi in kako vrednosti teh količin vplivajo na graf.
Nepravilno
Vaš graf nima prave oblike. Po obliki bo graf podoben tistemu za vodo. Poskusite ponovno.
Odgovor
Izkoristili ste vse poskuse.
- Olje ima nižjo specifično toploto kot voda, zato se hitreje segreva. Strmina prvega dela grafa je večja.
- Olje ima vrelišče pri višji temperaturi kot voda, zato bo drugi del grafa niže.
- Drugi del grafa je vodoraven, saj za vsako vretje velja, da je temperatura med vretjem konstantna.
Konec ene naloge
Čestitke! Zaključili ste eno nalogo.
Izberite, kako bi izgledal graf za olje (rdeče) v pimerjavi z grafomm za vodo (modro).
Privzetki
- Privzemite, da grelec deluje z enako močjo enako dolgo (časa) kot za vodo.
- Voda in olje imata na začetku isto temperaturo.
- Posnetka takege vrenja ni, saj se olje začne prej kaditi. Če bi obstajal, bi bil posnetek podoben tistemu za vodo, le trajanje segrevanja bi bilo drugačno.
- Podatke, ki niso navedeni, poiščite v literturi ali na medmrežju.
Pravilno
Odlično. Čestitke. Olje ima manjšo gostoto, zato ima ista količina (postornina) olja manjšo maso in s tem manjšo težo. Zato graf začne niže.
Olje ima tudi manjšo specifično izparilno toploto () kot voda, zato v isti časovni enoti več mase izpari in se zato teža hitreje zmanjšuje med vretjem (strmejši drugi del grafa).
Delno pravilno
Pravilno ste ugotovili, da je drugi del grafa strmejši. To je zato, ker ima olje nižjo izparilno toploto, kar pomeni, da pri dani moči v danem času izpari več olja kot vode.
Vendar ima olje tudi manjšo gostoto kot voda. Kako se to pozna na grafu? Prilagodite svoj graf.
Delno pravilno
Pravilno ste ugotovili, da graf za olje začne niže kot za vodo. To je zato, ker ima olje manjš gostoto kot voda. Ker imamo na posnetku v obeh primerih en liter vode, to pomeni, da je začetna masa in s tem teža olja manjša.
Vendar ima olje tudi drugačno specifično izparilno toploto. Kako to vpliva na obliko grafa? Prilagodite svoj graf.
Nepravilno
Vaš graf nima prave oblike. Po obliki bo graf podoben tistemu za vodo. Poskusite ponovno.
Nepravilno
To pa ni v redu. Še enkrat preverite, katere količine se spremenijo, ko govorimo o olju namesto o vodi in kako vrednosti teh količin vplivajo na graf.
Odgovor
Izkoristili ste vse poskuse.
- Olje ima manjšo gostoto kot voda, zato je pri istem volumnu teža manjša. Prvi del grafa je niže.
- Olje ima nižjo specifično izparilno toploto. V istem času zato izpari več olja kot vode. Zato bo drugi del grafa strmejši.
- Prvi del grafa je vodoraven, saj se teža ne spreminja, dokler snov ne izpareva.
Konec ene naloge
Čestitke! Zaključili ste eno nalogo.
Konec vseh nalog
Čestitke! Zaključili ste z vsemi nalogami.
Upamo, da je bilo reševanje zabavno in poučno.
- Posnetek poskusa
- Graf
- Pojasnite odločitev
- Primerjaj grafa
- Pojasnite odločitev
- Popravite izbiro grafa
- Konec ene naloge
- Graf
- Primerjaj grafa
- Konec ene naloge
- Moč grelca
- Pomoč 2
- Konec ene naloge
- Masa izparele vode
- Pomoč 2
- Preverjanje vrednosti
- Določanje mase iz grafa
- Določanje mase iz grafa
- Primerjajte vrednosti
- Konec ene naloge
- Kakšen bi bil graf temperature za olje
- Konec ene naloge
- Konec ene naloge
- Konec vseh nalog
