Konkursas Fizikos bandymai aplink mus ILUMOS KIEKIS Kauno

Konkursas „Fizikos bandymai aplink mus“ ŠILUMOS KIEKIS Kauno r. Šlienavos pagrindinė mokykla Darbo autorius Gabija Dručiūnaitė, 9 klasė Mokytoja Aistė Florentina Kantautienė 2017 m.

TURINYS • • • Darbo tikslas Uždaviniai Kas yra šilumos kiekis Matavimo vienetų istorija Šilumos kiekio apskaičiavimas Savitoji šiluma Praktinis darbas Uždavinių sprendimo pavyzdžiai Testas Išvados Naudota literatūra

DARBO TIKSLAS Įgyti ir gilinti gamtos mokslų žinias ir įgūdžius, juos taikyti atliekant praktinį darbą ir tobulinant gamtamokslines bei bendrąsias kompetencijas

UŽDAVINIAI • Nagrinėjant teorinę medžiagą, įgyti žinių apie šilumos kiekį • Taikant įgytas teorines žinias, atlikti praktinį darbą, sukurti testą ir pateikti uždavinių sprendimo pavyzdžių • Gilinti IKT kompetenciją ruošiant pristatymą ir naudojantis įvairia literatūra

KAS YRA ŠILUMOS KIEKIS • Šilumos kiekis — energija, kurią kūnas gauna arba kurios netenka šilumos perdavimo būdu. • Šilumos kiekis lygus perduotos ar gautos energijos kiekiui. Ji skleidžiama trimis būdais — konvekcija, šiluminiu laidumu ir šiluminiu spinduliavimu. • Šilumos kiekis žymimas Q raide. • Šilumos kiekis priklauso nuo to kūno temperatūros pokyčio, medžiagos rūšies bei masės.

ŠILUMOS MATAVIMO VIENETŲ ISTORIJA • Anksčiau šilumos kiekis buvo matuojamas kalorijomis (cal). Kalorija – tai šilumos kiekis, kurio reikia 1 g vandens temperatūrai padidinti 1 °C • Dabar vartojamas šilumos kiekio SI vienetas – džaulis (J). Energija, atitinkanti vieną kaloriją, lygi 4, 18 J 1 cal = 4, 186 J

ŠILUMOS KIEKIO APSKAIČIAVIMAS Šilumos kiekis apskaičiuojamas savitąją medžiagos šilumą dauginant iš kūno masės ir temperatūros pokyčio Q = cm(t 2– t 1) Q – šilumos kiekis (J) c – savitoji šiluma (J/(kg∙˚C) m – kūno masė (kg) t 2 – galinė temperatūra (˚C) t 1 – pradinė temperatūra (˚C)

SAVITOJI ŠILUMA • Savitoji šiluma rodo, kiek šilumos reikia vieno kilogramo medžiagos temperatūrai pakelti vienu laipsniu. • Kiekviena medžiaga turi jai būdingą savitosios šilumos vertę. • Savitoji šiluma, žymima c raide. Savitosios šilumos SI vienetas yra džaulis kilogramui kelvinui. [c] = 1 J/(kg ·°C)

PRAKTINIS DARBAS „ŠILUMOS KIEKIO SKAIČIAVIMAS“

TEMOS AKTUALUMAS Žmonės dažnai keliauja ir skuba. Šie du veiksniai neapsieina be vieno daikto — termopuodelio. Tačiau, ar kada nors susimąstėme, kurio gamintojo puodelį vertėtų pasirinkti, kad jis būtų patvarus ir ilgą laiko tarpą išlaikytų karštą gėrimą?

DARBO TIKSLAS Išsiaiškinti, kurio gamintojo gaminami termopuodeliai yra patvaresni ir geriau išlaiko šilumą

HIPOTEZĖ manau, jog „Uniwell“ gamintojo termopuodelis geriausiai išlaikys šilumą. TYRIMO PRIEMONĖS • trys vienodo tūrio termopuodeliai • termometras • kaštas vanduo

TYRIMO EIGA 1. Į tris termopuodelius įpilu vienodo kiekio bei temperatūros karšto vandens 2. Užsuku ir palieku termopuodelius 6 h 3. Po 6 valandų patikrinu kiekvieno termopuodelio temperatūrą 4. Nustatau, kuris termopuodelis mažiausią šilumos kiekį atidavė aplinkai 5. Stebėjimus surašau į lentelę 6. Išnagrinėju rezultatus ir padarau išvadą

DUOMENŲ IR REZULTATŲ ANALIZĖ

Termopuodelio gamintojas „Bitfood“ Atiduotas šilumos kiekis 93 °C 30°C 132300 J Šilumos kiekis, kurį atidavė aušdamas karštas vanduo, lygus: Q = cm(t 2 – t 1) Q = 4200 J/(kg∙◦C)∙ 0, 5 kg (30 ◦C – 93 ◦C) = = -132300 J

Termopuodelio gamintojas „Uniwell“ Atiduotas šilumos kiekis 93 °C 35°C 121800 J Šilumos kiekis, kurį atidavė aušdamas karštas vanduo, lygus: Q = cm(t 2 – t 1) Q = 4200 J/(kg∙◦C)∙ 0, 5 kg (35 ◦C – 93 ◦C) = = -121800 J

Termopuodelio gamintojas „NRD“ Atiduotas šilumos kiekis 93 °C 25°C 153300 J Šilumos kiekis, kurį atidavė aušdamas karštas vanduo, lygus: Q = cm(t 2 – t 1) Q = 4200 J/(kg∙◦C)∙ 0, 5 kg (25 ◦C – 93 ◦C) = = -153300 J

REZULTATAI Termopuodelių gamintojai Pradinė temperatūra Galutinė temperatūra Atiduotas šilumos kiekis „Bitfood“ 93 °C 30°C 132300 J „Uniwell“ 93 °C 35°C 121800 J „NRD“ 93 °C 25°C 153300 J

IŠVADOS Mano hipotezė pasitvirtino, mažiausią šilumos kiekį atidavė aplinkai „Uniwell“ gamintojo termopuodelis. Keliaudama visada pasiimsiu šį puodelį su savimi.

UŽDAVINIŲ SPRENDIMO PAVYZDŽIAI

1 uždavinys Kokį šilumos kiekį atidavė 32 kg masės plieno ruošinys, aušdamas nuo 1115 °C iki 15 °C? Sprendimas Žinomi dydžiai: m = 32 kg c = 500 J/(kg·°C) t 1 = 1115 °C t 2 = 15 °C Sprendimas: Ieškomi dydžiai: Q-? Q = cm(t 2 – t 1) Q = 500 J/(kg·°C) · 32 kg (15°C – 1115 °C) = - 1760000 J = - 1760 k. J Ats. : Q = - 1760000 J = - 1760 k. J

2 uždavinys 20 g masės varinis ruošinys įkaitinamas nuo 5°C iki 860 °C. Koks šilumos kiekis perduotas ruošiniui? Sprendimas Žinomi dydžiai: m = 20 g = 0, 02 kg t 1 = 5 °C t 2 = 860 °C c = 400 J/(kg·°C) Sprendimas: Ieškomi dydžiai: Q-? Q = cm(t 2 – t 1) Q = 400 J/(kg·°C) · 0, 02 kg (860 °C – 5 °C) = 6840 J Ats. : Q = 6840 J = 6, 84 k. J

3 uždavinys Žalvariniame puode, kurio masė 600 g, nuo 10 °C iki virimo šyla 3 l vandens. Kokio šilumos kiekio reikia įkaitinti puodui ir vandeniui? Sprendimas

4 uždavinys 150 g masės stiklinis kamuoliukas, ataušo iki 15 °C bei išskyrė 4 k. J energijos. Apskaičiuokite pradinę stiklinio kamuoliuko temperatūrą. Sprendimas

5 uždavinys 1 kg masės detalei įkaitinti nuo 40 °C iki 60 °C reikia 5000 J energijos. Iš kokio metalo padaryta detalė? Sprendimas

6 uždavinys 2 kg masės pneumatinio kūjo geležinis daužiklis, dirbdamas 2, 5 min įšilo 30 ˚C. Laikydami, kad daužiklio įšilimui tenka 60 % viso kūjo energijos, apskaičiuokite atliktą darbą ir galią. Sprendimas

TESTAS • Atsakymas

3. Nuo ko priklauso šilumos kiekis? Atsakymas a) Nuo masės ir medžiagos rūšies b) Nuo temperatūros pokyčio c) Visi teisingi 4. Kūnui auštant, šilumos kiekis: Atsakymas a) gaunamas teigiamas b) gaunamas neigiamas c) didėja 5. Kokie yra šilumos perdavimo būdai? a) Konvekcija b) Šilumos laidumas ir šiluminis spinduliavimas c) Visi atsakymai teisingi Atsakymas

6. Kuo matuojama savitoji šiluma? Atsakymas a) 1 J/(kg · °C) b) 1 J c) 1 m/s 7. Kiek džaulių sudaro vieną kaloriją? Atsakymas a) 0, 567 J b) 1 J c) 4, 187 J 8. Koks yra šilumos kiekio matavimo prietaisas? a) Voltmetras b) Kalorimetras c) Ommetras Atsakymas

Atsakymas

IŠVADOS • Nagrinėdama teorinę medžiagą, įgijau žinių apie šilumos kiekį • Taikydama teorines žinias, atlikau praktinį darbą, sukūriau 10 klausimų testą ir pateikiau 6 skirtingų lygių uždavinių sprendimo pavyzdžius • Rengdama pristatymą, patobulinau IKT ir bendrąsias kompetencijas

NAUDOTA LITERATŪRA • Vladas Valentinavičius. FIZIKA. Vadovėlis IX klasei, 2005 m. • V. Lukašikas. Fizikos uždavinynas, 1993 m. • http: //www. fotonas. su. lt/doc_archive/20142015 m. m. _I_kursas_II_turas. pdf • https: //lt. wikipedia. org/wiki/%C 5%A 0 iluma • https: //www. google. lt/search? q=animaciniai+paveiksli ukai&hl

AČIŪ UŽ DĖMESĮ!