2. Premena kvapaliny na plyn
S premenou kvapaliny na plyn sa stretol každý z nás. Pri zohrievaní
vody v nádobe pozorujeme, ako do vzduchu nad hladinu vystupuje
priezračný hmlistý obláčik. Z vody vystupujú drobné čiastočky – molekuly a tie tvoria vodnú paru. Dej, ktorý takto prebieha, nazývame vyvodná
parovanie.
para
To, čo vodnú paru zviditeľňuje, sú milióny drobných, mikroskopických kvapôčok vody, ktoré unikli z horúcej kvapaliny a vznášajú sa vo
vzduchu nad hladinou. V chladnejšej miestnosti vodné pary vytvoria
hmlu. Podobný úkaz – hmlu – pozorujeme aj v prírode, najčastejšie na Obr. 16 Únik pary z vriacej vody
z čajníka
jar a jeseň, v chladnom rannom alebo večernom vlhkom vzduchu.
Voda v podobe neviditeľného plynu je prakticky vždy prítomná vo
vzduchu, ktorý nás obklopuje. Neustále sa vyparuje z oceánov, jazier,
z povrchu zeme, rastlín, ale aj z tiel živých organizmov. Podľa množstva
vodných pár obsiahnutých vo vzduchu môžeme hovoriť, že vzduch je
vlhký, alebo naopak – suchý. Obsah vodných pár vo vzduchu možno
odmerať meradlami vlhkosti vzduchu – vlhkomermi.
Veľmi suchý alebo vlhký vzduch je pre človeka nepríjemný. Suchý
vzduch v bytoch vykurovaných radiátormi môže ohroziť naše zdravie,
a preto sa ho snažíme zvlhčovať pomocou rôznych druhov odparovačov.
Vyparuje sa nielen voda, ale aj každá iná kvapalina. Poznáme to z každodennej praxe: Ak otvoríme v miestnosti nádobku s aromatickou kvapalinou, napríklad s parfumom alebo s benzínom, vnímame to onedlho
čuchom aj na druhom konci miestnosti. Čuchový vnem vzbudia pary
aromatickej látky, ktoré z nádobky unikajú a dostanú sa až do nosa.
Na nasledujúcich hodinách fyziky budeme skúmať, čo vplýva na vyparovanie kvapalín a ako možno vyparovanie urýchliť.
Vlhkomer a zvlhčovač vzduchu
Teplota. Skúmanie premien skupenstva látok
17
2. Premena kvapaliny na plyn
2.1 Vyparovanie
Zo skúseností vieme, že po letnom daždi sa voda z teplého asfaltového chodníka vyparí oveľa skôr ako v chladnom jesennom dni. Teplý
asfaltový chodník vodu zohreje a tá sa veľmi rýchlo vyparuje.
Pri sušení bielizne chceme, aby sa voda z nej vyparila čo najrýchlejšie, preto ju vešiame na šnúru. Ak ju necháme položenú na kope, určite
sa usuší oveľa neskôr.
Ako možno urýchliť vyparovanie, čo ho ovplyvňuje? Odpoveď na
tieto otázky budeme hľadať pomocou nasledujúceho pokusu.
Pokus
Pracuj v skupine.
Over, ako závisí vyparovanie vody od jej začiatočnej teploty a veľ­
kosti povrchu hladiny.
Pomôcky:
3 rovnaké menšie poháre na zaváranie s úzkym hrdlom, 1 väčší pohár na zaváranie so širokým hrdlom, rýchlovarná kanvica, teplomer, ceruzka – fixka
Postup:
horúca
voda
odmerka
na vodu
studená
voda
studená
voda
a) Polož 2 menšie a jeden väčší pohár na to isté miesto do tieňa tak,
aby pokus mohol prebiehať nerušene 7 dní.
b) Do jedného malého a do veľkého pohára daj rovnaké množstvo
vody z vodovodu. Do druhého malého pohára daj rovnaké množstvo horúcej vody.
c) Na všetkých troch pohároch označ fixkou, pokiaľ siaha hladina vody (obr. 17).
Pod každý pohár daj pásik papiera. Značkou S označ pásiky pod pohármi so studenou vodou a značkou H označ pásik pod pohárom s horúcou vodou. Ak chceš byť presný, napíš na pásiky aj dátum začiatku
pokusu a začiatočnú teplotu vody.
d) Po siedmich dňoch porovnaj hladinu vody so značkou na začiatku pokusu. Vodu z veľkého pohára prelej do tretieho malého pohára – odmerky.
e) Urob z meraní záznam o množstve vody v pohároch.
f) Vytvor si tabuľku, do ktorej zaznamenáš namerané hodnoty.
g) Opíš výsledok pokusu.
Odpovedz:
Obr. 17 Pokus s vyparovaním vody
POZNÁMKA:
Pokus nechaj prebiehať 7 dní.
18
1. Z
ktorého pohára sa odparilo najviac vody? Svoje tvrdenie dokáž
zmeraním objemu vody.
2. Potvrdil sa vplyv začiatočnej teploty na množstvo odparenej vody?
3. Má veľkosť povrchu vplyv na množstvo odparenej vody?
4. Vedel by si navrhnúť ešte iný pokus na skúmanie vyparovania?
Teplota. Skúmanie premien skupenstva látok
2.1 Vyparovanie
Nie každá kvapalina sa vyparuje
rovnako rýchlo. Jednoducho to dokážeme, ak na pijavý papier kvapneme
kvapku vody a rovnako veľkú kvapku
benzínu a necháme ich, aby sa vyparovali. Po čase zistíme, že benzín sa
vyparí skôr ako voda. Benzín môžeme
nahradiť napríklad kolínskou vodou,
ktorá sa správa podobne.
Kvapaliny ako benzín či alkohol sa
vyparujú rýchlejšie ako voda.
Na rýchlosť vyparovania má vplyv
aj vietor. Bielizeň sa vysuší rýchlejšie za
veterného počasia. Vietor spôsobuje,
že para sa z povrchu bielizne odstraňuje rýchlejšie a na jej miesto sa dostáva ďalšia vodná para z vody v bielizni. Dokážeme to aj jednoduchým
pokusom. Ak zamokríme na školskej tabuli rovnako veľké plochy, dostatočne vzdialené od seba, a jednu plochu budeme ovievať zošitom,
vysuší sa skôr.
Vyparovanie kvapaliny prebieha pri každej teplote. Na rýchlosť
vyparovania kvapaliny má vplyv:
– teplota kvapaliny (ale aj teplota, vlhkosť a tlak vzduchu),
– veľkosť povrchu kvapaliny,
– odstraňovanie pár nad povrchom kvapaliny, napríklad vetrom.
Rôzne druhy kvapaliny sa nevyparujú rovnako rýchlo.
Rieš úlohy
1. N
avrhni a urob pokus na dôkaz tvrdenia: „Nie každá kvapalina sa
vyparuje rovnako rýchlo.“ Dodrž nasledujúci postup pri zázname
do zošita:
1. Pomôcky:
2. Postup:
3. Vyhodnotenie pokusu.
2. Z
isti si informácie o meradle vlhkosti vzduchu – vlhkomere
(hygrometri).
Pokús sa odpovedať na tieto otázky:
a) V akých jednotkách sa vyjadruje vlhkosť vzduchu?
b) Na akom princípe merajú vlhkomery vlhkosť vzduchu?
3. Z
povrchu Zeme sa vraj za 1 sekundu vyparí priemerne 16 miliónov
ton vody.
a) Koľko kilogramov je 16 000 000 ton?
b) Koľko ton vody sa vyparí z povrchu Zeme za 1 hodinu, 1 deň?
4. Navrhni experiment na dôkaz toho, že sa z rastlín vyparuje voda.
Teplota. Skúmanie premien skupenstva látok
19
2. Premena kvapaliny na plyn
2.2 Var
Pozorovali ste už zohrievanie vody a merali pri tom čas a teplotu.
V nasledujúcej úlohe budeme pozorovať zohrievanie čerstvej a prevarenej vody až po ich var. Otázka, na ktorú hľadáme odpoveď, znie:
V čom sa odlišuje vyparovanie od varu kvapaliny?
Úloha 1
Pracuj v skupine.
Pozoruj a opíš bubliny, ktoré sa tvoria pri zohrievaní čerstvej a prevarenej vody až po var.
(Prácu na pozorovaní si môžete rozdeliť tak, že jedna skupina pozoruje
zohrievanie a var čerstvej vody a druhá prevarenej vody.)
Pomôcky:
stojan, držiak na sieťku, sieťka, kadička s objemom 200 ml, teplomer, kahan, držiak na teplomer, prevarená voda, čerstvá voda, svorky
na upevnenie kadičky
Postup:
a) Zostrojte v skupine aparatúru podľa obrázka 18.
b) Z
aznačte si do zošita vo forme tabuľky: začiatočnú teplotu vody,
teplotu tvorenia prvých bubliniek, teplotu varu vody.
zaznamenané
údaje
tz [°C]
tb [°C]
tv [°C]
čerstvá voda
prevarená voda
tz – teplota začiatočná [°C]
tb – teplota pri objavení bubliniek [°C]
tv – teplota varu [°C]
Obr. 18 A
paratúra na pozorovanie
zohrievania a varu vody
Tabuľka: Pozorovanie a meranie teploty pri zohrievaní a vare vody
c) Prezentuj pred triedou výsledky svojho pozorovania a merania.
Odpovedz:
1. P
ri akej teplote si pozoroval v prevarenej a čerstvej vode prvé bublinky?
2. Pri akej teplote vrela čerstvá a pri akej teplote prevarená voda?
3. Čo tvorí bublinky vo vode?
4. Pozoroval si rozdiely medzi čerstvou a prevarenou vodou?
5. Ako sa líši vyparovanie od varu?
20
Teplota. Skúmanie premien skupenstva látok
2.2 Var
POZNÁMKA:
V ďalšej úlohe budeme zaznamenávať teplotu vody v rovnakých
časových intervaloch pri jej zohrievaní a vare. Dôležitou súčasťou merania bude grafické znázornenie priebehu teploty počas zohrievania.
Úlohy 1 a 2 môžeme spojiť.
Úloha 2
Meraj teplotu vody v priebehu jej zohrievania a počas varu každú Pracuj v skupine.
minútu. Počas varu vody pozoruj, čo sa deje v skúmavke, ktorá je súčasťou aparatúry.
Pomôcky:
kahan, kadička 250 ml z varného skla, teplomer, hodinky, širšia malá
skúmavka, voda, stojan, držiaky a svorky na upevnenie skúmavky, teplomera a kadičky
Postup:
a) Zostroj aparatúru podľa obrázka 19. Prevrátená skúmavka v kadičke má byť plná vody.
b) Urob v zošite tabuľku podľa vzoru na okraji tak, aby ti zostal
priestor na doplnenie ďalších riadkov.
c) Pred meraním sa dohodnite v skupine, kto bude
– sledovať čas,
– merať teplotu,
– zaznamenávať namerané hodnoty a ostatné pozorovania.
d) Zmeraj začiatočnú teplotu vody a zapíš ju do prvého riadka tabuľky k času 0 min.
e) Teplotu meraj každú minútu, a keď bude kvapalina vrieť, zmeraj
ju ešte 2-krát, t. j. necháme vodu vrieť 2 minúty.
f) Pozoruj, čo sa deje počas zohrievania a varu v skúmavke, svoje
pozorovania zapisuj do tabuľky.
g) Z nameraných hodnôt času a teploty zostroj graf.
Obr. 19 Zohrievanie vody a meranie
h) Daj zostrojenému grafu názov.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
teplota [°C]
teploty
Názov grafu
Tabuľka: Namerané hodnoty teploty
a času pri vare vody
čas
[min]
teplota
[°C]
pozorovanie
0
1
2
3
012345678910
11 
čas [min]
...
Odpovedz:
1.
2.
3.
4.
5.
Ako sa menila teplota vody od začiatku zohrievania po var?
Čo sa dialo v skúmavke počas varu?
Pri akej teplote začala voda vrieť?
Menila sa teplota vody počas jej varu?
Ako sa var prejavil na čiare grafu?
Teplota. Skúmanie premien skupenstva látok
21
Var vody
2. Premena kvapaliny na plyn
Pri pozorovaní zohrievania čerstvej vody v sklenej nádobe môžeme
vidieť, že už pri teplote približne 40 °C sa na stenách nádoby tvoria bublinky. Bublinky sa so stúpajúcou teplotou zväčšujú a vystupujú smerom k hladine vody. Bublinky sú tvorené vzduchom, ktorý je prítomný
vo vode, a vodnou parou. Prvé bublinky sa v čerstvej vode objavia pri
nižšej teplote ako v prevarenej vode. Prevarená voda obsahuje menej
vzduchu ako čerstvá, a preto sa bublinky v prevarenej vode objavili pri
teplote bližšej teplote varu.
Var vody nastáva vtedy, keď sa tvoria veľké bubliny vo vnútri kvapaliny a vystupujú na hladinu vody. Var je intenzívna premena kvapalného skupenstva na plynné. Pri vare sa kvapalina vyparuje aj z jej vnútra
formou bublín. Tie unikali do skúmavky a vytlačili z nej vodu.
Teplota, pri ktorej kvapalina vrie, sa nazýva teplotou varu.
Zohrievaním dodávame vode energiu, ktorá sa spotrebuje na
premenu kvapalného skupenstva na plynné. Teplota vody sa nezmení dovtedy, kým sa všetka voda nevyparí. Toto tvrdenie môžeme zovšeobecniť na všetky kvapaliny. Teplota varu je najvyššou
teplotou, akú môže kvapalina pri určitom tlaku dosiahnuť.
Počas varu kvapaliny sa jej teplota nemení. Na grafe závislosti teploty od času zohrievania je preto var zaznamenaný čiarou rovnobežnou
s časovou osou. Hodnota teploty, pri ktorej kvapalina vrie, sa nazýva
teplota varu (alebo niekedy tiež bod varu) kvapaliny.
Rieš úlohy
1. Z
isti teploty varu troch kvapalín podľa vlastného výberu.
a) Navrhni tabuľku a zapíš si do nej zistené údaje.
b) Z
isti, za akých podmienok platia hodnoty teploty varu kvapalín.
2. N
a grafe je zaznamenaná teplota a čas zohrievania a varu neznámej
kvapaliny.
80
teplota [°C]
70
60
50
40
30
20
10
0
0123456789
čas [min]
a) O
píš slovom priebeh čiary grafu a dej, ktorý je grafom zaznamenaný.
b) O
dčítaj z grafu teploty kvapaliny: začiatočnú teplotu a teplotu
varu.
c) Premenila sa všetka kvapalina na paru?
d) Urči kvapalinu, ktorej hodnoty sú zaznamenané na grafe.
22
Teplota. Skúmanie premien skupenstva látok
2.3 Tlak vzduchu a var
Okolo našej Zeme je plynný obal, ktorý sa nazýva atmosféra. Na
čiastočky plynu v atmosfére pôsobí Zem príťažlivou silou a nedovolí
im, aby unikli do vesmíru. Plynný obal Zeme siaha do výšky niekoľko
sto kilometrov nad jej povrch.
Horné vrstvy atmosféry Zeme pôsobia silou na spodné vrstvy atmosféry. Tlak, ktorý pri tom v atmosfére vzniká, je tým väčší, čím bližšie
k povrchu Zeme sa nachádzame (čím hrubšia je vrstva vzduchu nad
A
B
nami). Tento prejav atmosféry Zeme sa nazýva atmosférický tlak.
Silové pôsobenie vrstvy atmosféry nad telesom sa prejavuje tlakoObr. 20 Dôkaz pôsobenia tlakovej
vou silou. Veľkosť tlakovej sily a veľkosť tlaku vzduchu spolu súvisia.
sily v atmosfére
O pôsobení tlakovej sily sa môžeme presvedčiť aj experimentom. Na
jeho uskutočnenie potrebujeme sklený pohár naplnený vodou až po
okraj a kus hladkého papiera. Pridržíme papier na pohári (obr. 20 A)
a preklopíme ho hore dnom (obr. 20 B). Papier udrží vodu v pohári, pretože zospodu naň pôsobí tlaková sila.
Inak urobený pokus na dôkaz pôsobenia tlakovej sily v atmosfére
je pokus s dutým valcom, na ktorom je upevnená pružná blana. Na začiatku pokusu je blana napnutá (obr. 21 A), pretože je vo valci vzduch
a tlaková sila pôsobiaca na pružnú blanu zospodu aj zvrchu je rovnako
veľká. Ak však vzduch z valca odčerpáme, blana sa prehne dovnútra
A
B
(obr. 21 B). Tlaková sila, ktorá pôsobí na blanu vo vnútri valca, je po odčerpaní vzduchu menšia ako tlaková sila atmosféry, čo sa prejaví pre- Obr. 21 Dôkaz pôsobenia tlakovej
hnutím blany dovnútra.
sily v atmosfére
V nižšie položených miestach na Zemi je veľkosť tlaku vzduchu vyššia ako vo vysokých polohách. Na Gerlachu je tlak vzduchu nižší ako
v Bratislave, pretože nad Gerlachom je hrúbka plynného obalu menšia
ako nad Bratislavou. Teda tlak vzduchu so stúpajúcou nadmorskou výškou klesá.
V odborných knihách sa uvádza, že voda vrie pri teplote 100 °C len
za určitých podmienok. Jednou z podmienok je veľkosť atmosférického tlaku. Atmosférický tlak sa vplyvom počasia a s nadmorskou výškou mení. Pri hladine mora je teplota varu vody približne 100 °C.
pôsobenie vyššieho
atmosférického tlaku
100 °C
pôsobenie nižšieho
atmosférického tlaku
90 °C
Obr. 22 Vyrovnávanie tlaku pár v bubline s vonkajším atmosférickým tlakom
pri vare vody
Nízky atmosférický tlak v základnom tábore pod Mount Everestom
spôsobuje problémy pri varení. Voda v týchto výškach vrie asi pri 82 °C,
čo spôsobuje, že niektoré potraviny
sa nedovaria.
Pri zohrievaní kvapaliny sa tlak pár v bublinách zvyšuje. Keď dosiahne o niečo vyššiu hodnotu, ako je atmosférický tlak, bubliny stúpajú
k hladine.
Pri nižšom tlaku je teplota varu nižšia.
Teplota. Skúmanie premien skupenstva látok
23
2. Premena kvapaliny na plyn
Nižší atmosférický tlak ako v Bratislave alebo v Komárne je na vysokých vrchoch. Ak by chceli horolezci na vrchole Elbrusu (výška 5 642 m)
v pohorí Kaukaz uvariť vajce, tak by sa varilo veľmi dlho. Ani vriaca voda
tam tak nepáli (má nižšiu teplotu). Voda na Elbruse by vrela pri teplote
okolo 82 °C, čo na uvarenie niektorých potravín nestačí.
Tlakový hrniec (Poznáme ho aj pod
názvom papiňák alebo kuchta.)
Na dôkladné a rýchle uvarenie potravín sa používa tlakový hrniec –
„kuchta“ (Papinov hrniec), z ktorého môže unikať horúci vzduch a para iba
cez tlakový ventil. Pokrievka musí veľmi tesne priliehať na hrniec. Tlak nad
hladinou vody v hrnci sa zvýši a teplota varu dosiahne hodnotu 120 °C.
Vyššia teplota varu vody umožní lepšie a rýchlejšie uvarenie potravín.
Vieme už, že atmosférický tlak sa mení s nadmorskou výškou. Zme­ny
atmosférického tlaku môžeme vnímať aj našimi zmyslami – napríklad
pri horskej turistike alebo pri ceste lietadlom. Pokiaľ sme na zemskom
povrchu, je v dutinách našej lebky rovnaký tlak ako vo vzduchu, ktorý
nás obklopuje. So stúpajúcou nadmorskou výškou klesá atmosférický
tlak, ale tlak v dutinách lebky ostáva rovnaký – väčší ako atmosférický
tlak. Táto skutočnosť môže vyvolať u niektorých ľudí nepríjemné pocity, preto treba riadne otvoriť ústa, aby sa tlaky vyrovnali.
Rieš úlohy
1. V
o vysokých polohách hôr sa v normálnom hrnci nedá uvariť hovädzie mäso v polievke.
a) Ako si vysvetľuješ túto skutočnosť?
b) Ako sa dá uvedený problém vyriešiť?
2. V laboratóriu možno urobiť pokus zameraný na skúmanie varu vody. Na obrázkoch je uvedený postup pokusu. Preštuduj si postup
znázornený obrázkami a vyber správne vysvetlenie.
a) Zohrievame vodu v banke
až do varu.
24
b) V
ypneme plameň kahana
– voda prestane vrieť.
Banku uzavrieme zátkou.
c) Banku prevrátime
a polejeme ju studenou
vodou.
Teplota. Skúmanie premien skupenstva látok
2.3 Tlak vzduchu a var
Voda v banke opäť začne vrieť, hoci ju nezohrievame. Porozmýšľaj,
prečo je to tak, a vyber si ako vysvetlenie jednu z odpovedí, ktoré dali
Michal a Zuzka. Svoj výber zdôvodni.
Michal: Voda po poliatí banky začala vrieť preto, lebo sa v banke zvýšil nad horúcou vodou tlak. Voda pri vysokom tlaku nad jej hladinou vrie
skôr, má nižšiu teplotu varu.
Zuzka: Voda po poliatí banky začala vrieť preto, lebo sa v banke znížil
tlak nad horúcou vodou. Ochladením banky sa v banke vyzrážala vodná
para a tlak sa preto znížil. Voda má pri nižšom tlaku nad jej hladinou teplotu varu nižšiu, a preto začala opäť vrieť.
3. Plastová fľaša s otvorom blízko dna je naplnená vodou a voda z nej
vyteká. Ak rukou zakryjeme otvor fľaše tak, ako je to znázornené na
obrázku vpravo, voda prestane vytekať. Ako si vysvetľuješ tento jav?
Úloha – dôležité slová
1. Vysvetli dôležité slová uvedené v pravom stĺpci.
2. K slovám v ľavom stĺpci priraď slová z pravého tak, aby významovo
patrili k sebe.
 teplota
 čas
 jednotky
fyzikálnych veličín
a ich značky
 meradlá teploty
 meradlá času
 vyparovanie
 var
fyzikálna veličina
 stupeň Celzia
 teplota varu
 oC
 teplotná stupnica
 sekunda
kvapalina – plyn
veľkosť povrchu kvapaliny
 digitálny teplomer
 fyzikálny dej
 premena skupenstva
 laboratórny teplomer
s
 teplota kvapaliny
 hodiny
 minúta
h
 bimetalický teplomer
 slnečné hodiny
 hodina
 kyvadlové hodiny
 deň
 tlak vzduchu
 Celziova stupnica
 odstraňovanie pár nad
povrchom kvapaliny
Teplota. Skúmanie premien skupenstva látok
Vieš, že...
... jeden z vplyvov vonkajšieho prostredia, ktoré nám môžu skomplikovať cestu lietadlom,
je zmena tlaku vzduchu. Zmena
tlaku môže narušiť funkciu dôležitých orgánov, ako je srdce a pľúca, ktoré v podstate pracujú na
tlakovom princípe. Určite každý,
kto cestoval lietadlom, pozná ten
nepríjemný pocit hučania, „zaľahnutia“, až bolesti v ušiach. Naše
nepríjemné pocity sú najvýraznejšie pri štarte a pristávaní. Tieto
problémy môžu byť vystupňované pri zápaloch Eustachovej trubice, ktorá slúži na vyrovnávanie
vnútroušných tlakov.
Dostupné na
www.mamatata.sk
Eustachova trubica
25
Pracuj v skupine.
Projekt 1
Zhotovenie prístroja na zisťovanie vlhkosti
alebo tlaku vzduchu
Vlhkomer (hygrometer) je prístroj na meranie vlhkosti vzduchu.
Existuje niekoľko druhov vlhkomerov, jedným z nich je vlasový vlhkomer. Ľudský alebo konský vlas dokáže pohlcovať vlhkosť z ovzdušia
a v dôsledku toho zmeniť svoju dĺžku.
Na meranie atmosférického tlaku sa používa prístroj, ktorý sa nazýva barometer (staršia jednotka tlaku bola bar). Z jednoduchých pomôcok možno zhotoviť kvapalinový barometer. Tvoria ho spojené nádoby
(U-trubica), v ktorých je zafarbená voda. V jednej časti prístroja voľne
pôsobí atmosféra tlakovou silou na hladinu kvapaliny. Zmenou tlakovej sily sa mení výška stĺpca kvapaliny.
Témy projektu
vlasy
drôtené
spinky
ukazovateľ
závažie
50 g
Schéma zostavenia vlhkomera 1
1. N
avrhnúť, zostrojiť a predviesť prístroj na meranie vlhkosti vzduchu
– vlhkomer. Vysvetliť princíp merania.
2. Navrhnúť, zostrojiť a predviesť prístroj na meranie tlaku vzduchu –
barometer. Vysvetliť princíp merania.
Postup a podmienky
1. V
ytvorte tím dvoch až troch spolupracovníkov zo spolužiakov.
2. Vyberte si tému projektu, v prípade nejasností požiadajte o jej bližšie vysvetlenie vyučujúceho. Môžete použiť tu uvedené návody
­alebo zhotovte prístroje podľa iných návodov.
3. U
robte návrh prístroja a prekonzultujte ho s vyučujúcim.
Termín: 1 týždeň od zadania projektu.
4. Rozdeľte si prácu v tíme: zostrojte prístroj, pripravte prezentáciu pred
triedou (napríklad nakreslenú schému prístroja). Prezentujte projekt.
Termín: 2 týždne od zadania projektu.
Spôsob vyhodnotenia
Vyhodnotenie projektov sa môže uskutočniť formou súťaže. Súťaž
musí mať svoje pravidlá. Napríklad:
– pred súťažou si vyžrebujte poradové číslo priradené projektu,
– každý žiak bude mať tabuľku s kritériami na hodnotenie
a maximálnym počtom bodov,
– nikto nehodnotí vlastný projekt,
– poradie v súťaži bude určené počtom bodov, ktoré žiaci pridelia
každému projektu.
Návody na zhotovenie prístrojov
Vlhkomer 1
Pomôcky:
Schéma zostavenia vlhkomera 2
26
3 ľudské vlasy (konské vlasy) s dĺžkou 30 cm, tvrdý papier (30 x 4 cm),
tenký drôt, zošívačka na spisy, fén, závažie s hmotnosťou 50 g
Teplota. Skúmanie premien skupenstva látok
Projekt 1
Postup:
a) V
lasy zbav mastnoty (napríklad mydlom alebo liehom), aby lepšie reagovali na vlhkosť.
b) U
pevni vlasy na jeden z okrajov tvrdej podložky a prichyť ich svornízky
kami zošívačky, aby sa zabránilo voľnému vychyľovaniu vlasov.
tlak
c) Pripevni závažie na spodný koniec vlasov.
d) Nad závažie uchyť o vlasy tenký drôt, ktorý bude ukazovateľom
na stupnici.
e) K
tvrdej podložke z papiera pripevni kartičku na nakreslenie
stupnice.
f) Zostrojenie stupnice:
vysoký
– vlasy navlhči vodou a po ich predĺžení nakresli k ukazovateľu
tlak
čiarku s označením 100 %.
– vlasy vysuš fénom a po ich skrátení nakresli k ukazovateľu čiarku
s označením 0 %.
barometer 1
Vlhkomer 2
Pomôcky:
3 ľudské (konské) vlasy s dĺžkou 30 cm, drevený stojan, tenký drôt, vysoký
tlak
tvrdý papier na nakreslenie stupnice, cievka, fén, závažie s hmotnosťou
50 g
Postup:
a) Vlasy zbav mastnoty, aby lepšie reagovali na vlhkosť.
b) Zostroj drevený stojan podľa obrázka.
c) Vlasy oviň okolo cievky a na koniec pripevni závažie.
d) Zostroj stupnicu podľa vlhkomera 1, bod f.
Barometer 1
nízky
tlak
barometer 2
Pomôcky:
priehľadná plastová fľaša, prevŕtaná zátka, ohnutá sklená trubica,
tvrdý papier, drevená podložka
Postup:
a) Z plastovej fľaše, ohnutej rúrky a prevŕtanej zátky zostroj zariadenie podľa obrázka. Fľašu čiastočne naplň vodou a prevráť hrdlom
dolu. Celé zariadenie upevni na drevenú podložku.
b) O
značuj výšku hladiny v rúrke počas niekoľkých dní v rovnakom
čase a pri rovnakej teplote.
a) Fľašu čiastočne naplň vodou a prevráť hrdlom dolu do misky
s väčším množstvom vody.
b) Zvonka nalep prúžok papiera a zaznač výšku hladiny vody.
c) Uváž upevnenie fľaše, aby bola stabilná.
Vo fľašiach, ktoré pri zostrojení
barometrov používame, je
uzavretý vzduch. Jeho objem sa
pri zmenách vonkajšieho tlaku
mení, a preto sa mení aj výška
hladiny, ktorá označuje veľkosť
tlaku. Objem vzduchu v nádobe
sa mení nielen so zmenou tlaku,
ale aj teploty. Preto by sme mali
merania s modelmi barometrov
robiť v miestnosti, v ktorej máme
pri každom meraní rovnakú teplotu.
Nezabudni vysvetliť aj pri
prezentácii, prečo tvoj barometer
dáva dobré výsledky len pri stálej
teplote.
Teplota. Skúmanie premien skupenstva látok
27
Barometer 2
Pomôcky:
priehľadná sklenená fľaša, miska, prúžok papiera – nálepka
Postup:
Poznámka k vlastnostiam
barometrov 1 a 2:
Čo sme sa naučili
Teplota je fyzikálna veličina a na jej označenie používame značku t.
Meradlá teploty – teplomery
Meranie teploty je založené na pravidelnej rozťažnosti vybraných kvapalín, ako je napríklad ortuť alebo lieh.
Zostrojenie Celziovej stupnice:
100 °
100 °
0°
Rôzne typy teplomerov
0°
Na meranie teploty používame niekoľko teplotných stupníc a jednotiek teploty. Najčastejšie používanou jednotku teploty je stupeň Celzia,
značka °C.
Čas je fyzikálna veličina, ktorú označujeme podobne ako teplotu znač­
kou t.
Meradlá času – hodiny
Historicky prvé hodiny boli založené na pravidelnom pohybe kyvadla.
Základnou jednotkou času je sekunda, značka s.
Namerané hodnoty teploty v priebehu času zaznamenávame do tabuľky a zobrazujeme pomocou grafu.
čas [min]
0
teplota [°C] 22
2
26
4
30
6
34
8
38
10
42
12
46
14
50
........
........
Závislosť teploty vody od času zohrievania
90
teplota [°C]
80
70
60
50
Rôzne typy hodín
40
30
20
10
0
0
28
1
2
3
4
5
6
7
8
čas [min]
Teplota. Skúmanie premien skupenstva látok
Čo sme sa naučili
Vyparovanie – premena kvapalného skupenstva na plyn. Vyparovanie kvapaliny ovplyvňuje:
horúca
voda
t = 80 °C
veľkosť povrchu
studená
voda
teplota
t = 22 °C
odstraňovanie pár nad povrchom
Rôzne kvapaliny sa vyparujú rôzne rýchlo.
Pri vare sa kvapalina vyparuje aj zvnútra, a to formou bublín.
Závislosť teploty od času zohrievania pri vare kvapaliny
90
teplota [°C]
80
70
teplota varu
počas varu sa
teplota nemení
60
50
40
30
20
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
čas [min]
Teplota, pri ktorej určitá kvapalina vrie, je jej teplotou varu.
Vriaca voda a olej
pôsobenie vyššieho
atmosférického tlaku
100 °C
pôsobenie nižšieho
atmosférického tlaku
90 °C
Veľkosť tlaku nad hladinou kvapaliny ovplyvňuje teplotu jej varu.
Teplota. Skúmanie premien skupenstva látok
29
Test 1 – vyskúšaj sa
Teplota a čas
Premena kvapaliny na plyn
1. P
o daždi sa voda z asfaltových chodníkov či cesty vyparuje. Čo môže vyparovanie vody urýchliť?
2. Urobil si pokus a meranie s varom vody. V tabuľke sú zaznamenané
namerané hodnoty teploty a času. Zostroj z nameraných hodnôt
graf. Nezabudni označiť osi grafu a napísať jeho názov.
Tabuľka: Hodnoty teploty a času z merania varu vody
čas [min]
1
teplota [°C] 22
2
32
3
42
4
52
5
62
6
72
7
82
8
92
9
10
100 100
Názov grafu
3. Vysvetli, čím sa líši vyparovanie od varu.
4. Merali sme teplotu a čas pri vare liehu. Na obrázku je zostrojený graf.
a) Vysvetli, prečo sa čiara grafu začína pri 22 °C a nie pri 0 °C.
b) Napíš k čiare grafu, čo sa dialo s liehom v čase od 0 po 5 minút.
c) Napíš k čiare grafu, čo sa dialo s liehom v čase od 14 po 20 minút.
Graf závislosti teploty od času pri vare liehu
teplota [°C]
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
b)
30
4
6
8
10
12
14
16

2

0
18
20
čas [min]
c)
Teplota. Skúmanie premien skupenstva látok
Test 1
5. Z
nameraných hodnôt teploty vzduchu a času sme zostrojili graf.
Odpovedz na otázky odčítaním hodnôt z grafu.
(Pozor na zápis hodnôt v odpovedi.)
a) Aká bola teplota o 6.00 h ráno?
b) Aká bola teplota o 10.00 h dopoludnia?
c) Podvečer bola nameraná teplota 10 °C. O koľkej hodine to bolo?
d) O koľkej hodine bola nameraná najvyššia teplota?
e) Koľko hodín počas meranie teplota stúpala?
Graf závislosti teploty od času
teplota [°C]
25
20
15
10
5
0
6
8
10
12
14
16
18
20
22 čas [h]
Teplota. Skúmanie premien skupenstva látok
31
Download

2. Premena kvapaliny na plyn (pdf)