Tepelná izolace Mgr. Miluše Hamplová EU OPVK ICT2-2/ICT19 Základní škola Olomouc, Heyrovského 33 Určeno pouze pro výuku Žádná část ani celek nesmí být použit pro komerční účely

Identifikátor materiálu: EU OPVK ICT2-2/ICT19 ŠkolaZákladní škola Olomouc, Heyrovského 33 Číslo projektuCZ.1.07/1.4.00/ Název projektuMáme šanci číst, zkoumat a tvořit AnotaceŽáci si upevní a prohloubí znalosti při samostatné práci AutorMgr. Miluše Hamplová NázevTepelná izolace Očekávaný výstupProcvičení a prohloubení znalostí s využitím digitální technologie, Vzdělávací oblast - oborVolitelné předměty - Informatika Klíčová slovaTeplo, přenos tepla, tepelná izolace Druh učebního materiáluPrezentace Druhy interaktivity Měření fyzikálních veličin s pomocí počítače, motivace, procvičení a ověření znalostí využití počítače v technické praxi. Cílová skupinaŽáci Stupeň a typ vzděláváníZákladní škola II. stupeň Typická věková skupina8. a 9. ročník ZŠ Datum / období vzniku VMČerven 2013

Ovládání Doplnění učiva, zajímavosti - externí odkaz (nutné aktivní připojení) Pro zobrazení průběhu měření je nutný nainstalovaný Adobe Flash Player Možno nainstalovat zde: / / V tomto typu prezentace jsou odkazy na externí internetové stránky, odkazy je nutno občas aktualizovat. Proto se stejné prezentace mohou vyskytovat v různých verzích. Kompletní dynamický záznam měření je součástí prezentace. Toto řešení není zrovna obvykle, ale v tomto případě má informační i metodický význam. Pokud by záznam měření nefungoval korektně (problém s flashplayer) jsou přiloženy i statické záznamy měření. Verze 1.2

Obsah Metodické poznámky Teorie Senzor Postup Ukázky naměřených grafů Záznam měření

Metodické poznámky Cílem této práce je umožnit žákům seznámení se značně opomíjeným využití výpočetní techniky v technické praxi. Žáci většinou dobře znají využití počítačů pro komunikaci, hry, zpracování textových a grafických souborů. Chápou vytváření webových stránek, vyhledávání informací i používání komunitních sítí. Opomíjená však často zůstává velká oblast využití počítačů pro měření fyzikálních a technických veličin i řízení procesů. Zde se žáci mohou prakticky nezmámit s tímto aspektem využití počítačů. Dalším vedlejším efektem je posílení mezipředmětových vztahu mezi informatikou, fyzikou, matematikou a pracovními činnostmi. Přírodovědnému a technickému vzdělání se v poslední době začíná znovu věnovat větší pozornost. Žáci jsou vedeni k samostatné práci, řešení problémů a skupinové práci. Učitel zde zastává funkcí vedoucího experimentu a dbá na bezpečnost žáků i správné použití měřící techniky. Podle interaktivního návodu žáci většinou zvládnou získat požadované výsledky samostatně (případně ve skupině) jen s minimální pomocí učitele. Připojení senzorů někdy vyžaduje radu učitele, měřící software žáci zvládají většinou dobře, ovládání je intuitivní a standardní.

Trocha teorie na úvod Odkazy na webové stránky Znalost externích odkanu není nutná pro úspěšné provedení měření, ale tyto informace jsou vybrány pro rozšíření znalostí a mají mnohdy charakter zajímavostí související s tématem měření. Některé stránky obsahují informace značně přesahující učivo základních škol, ale přesto jsou částečně pochopitelné a vhodné i pro tu věkovou skupinu. Tepelná izolace znamená znemožnění, snížení přenosu tepla vedením, proděním i sáláním (zářením). Dokonalá teplotní izolace v praxi neexistuje. Velmi dobře izoluje vakuum, kde připadá v úvahu pouze přenos tepla zářením. Z tohoto důvodu musely raketoplány otevřít do dvou hodin po dosažení orbitální dráhy dveře nákladového prostoru. Radiátory na vnitřní straně vyzařovaly přebytečné teplo do prostoru. Některé látky jsou dobré vodiče tepla (například kovy), jiné látky jsou tepelné izolanty (například polystyrén). Prouděním se teplo přenáší nejčastěji v kapalinách a plynech. Tepelně izolované nádoby mají obvykle dvojité stěny z tepelného izolantu a mezi nimi další izolant, nebo ještě lépe určitý stupeň vakua. Typickým příkladem je termoska, stěny ze skla a mezi nimi vyčerpaný prostor. Sklo není dobrý vodič tepla. Stěny bývají z obou stran pokoveny. Stříbřitý povrch odráží většinu záření i tepelného. Sklo má jednu nevýhodu, je velmi křehké. Proto jsou některé tepelně izolační nádoby vyrobeny z kovu. Ten vede teplo výrazně lépe než sklo je však mechanicky odolný. Mezi dvojitými stěnami je pak tepelný izolant, často vakuum.

Senzor Go!Temp Teploměr Vernier Go!Temp připojíme přímo do počítače přes rozhraní USB. Rozsah: -20°C – 115°C Přesnost: 0,5°C

Postup měření Sestavíme aparaturu podle následné fotografie. Teploměry Go!Temp připevníme do držáků na laboratorních stojanech. Pro zajištění stejných podmínek měření umístíme nádoby na tepelně izolační podložky. Připravíme tři různé nádobky. První je nerezový termoizolační hrnek. Mezi dvojitými stěnami je vakuum. Druhá nádobka je polystyrénový pohárek a třetí skleněná kádinky. Do všech tří nádob nalijeme stejné množství (250ml) vody o stejné teplotě. Víčka u všech nádob jsou také stejná. Problémem je, že nádoby nemají stejný tvar a přesně stejnou velikost, tím také povrch. Teploměry nejsou také ve všech nádobách ponořeny stejně, tato skutečnost měření příliš neovlivní. Na počátku měření zjistíme rozdíl teplot, které ukazují tyto tří teploměry. Rozdíl je minimální ( 0,1 – 0,2 °C). Horkou vodu nalijeme co nejrychleji, zakryjeme nádoby víčkem a vsuneme teploměry.Spustíme měření nastavené na dobu 10 minut. Měření můžeme opakovat po dalších 10 minut. Pozorujeme, že nejprve v termohrnku dochází k rychlejšímu poklesu teploty než u polystyrénového pohárku. Jo způsobeno lepší tepelnou vodivostí kovu a pohlcením tepla na ohřátí nádoby s větší hmotností. Polystyrén má mnohem menší hmotnost a minimální tepelnou vodivost. Po chvíli se však prokáží lepší tepelně izolační vlastnosti termohrnku. Polystyrénový pohárek udrží kapalinu také teplou po celkem dlouhou dobu. Nejhorší vlastnosti prokazuje skleněná kádinka. Sklo teplo nevede příliš dobře, ale velký, neizolovaný povrch vyzařuje teplo do okolí.

Sestava před měřením při kalibraci teploměrů. Vlastní měření probíhá po dobu 10 a 20 minut. Na grafu jsou teplotní křivky rozlišeny barvou, která je uvedena i u jednotlivých nádob.

První měření 0 – 10 minut (světlejší odstíny) Druhé měření 11 – 22 minut (tmavší odstíny)