Metodický pokyn = učitel

 

Tematické zařazení experimentu

• teplo
• teplo přijaté nebo odevzdané tělesem
• proudění

 

Cíl experimentu

• Cílem experimentu je demonstrace tepelného proudění v kapalinách.

 

Poznámky k realizaci experimentu

• Proudění je dominantním způsobem přenosu tepla v tekutinách. Když se část tekutiny zahřívá, její hustota klesá a tato část potom stoupá vzhůru. Na její místo se pak dostává chladnější a hustší tekutina. Dochází tak k proudění tekutiny.
• Tepelné proudění v kapalinách lze demonstrovat s použitím dvou teplotních senzorů a velké nádoby s vodou zahřívání na jednom místě. Teploty zaznamenáváme a necháme průběžně graficky zobrazovat po dobu přibližně 20 minut.

 

Návod na zpracování dat

• Upozorněte žáky, aby porovnali teploty zaznamenané senzory v určitém časovém okamžiku.

 

Závěry z experimentu

• Teplota vody na vrchu nádoby je v každém okamžiku nižší než teplota vody u dna nádoby. Po určitém čase však teplota vody na vrchu dosáhne stejnou úroveň, jaká byla teplota na dně předtím. Z toho vyplývá, že když je kapalina ohřívána na jednom místě, vzniká v ní tepelné proudění, jehož prostřednictvím se teplo přenáší z jednoho místa na druhé.

 

Žákovské aktivity

• Porovnání teploty vody na dně a teploty vody na vrchu nádoby.
• Diskuse o významu přenosu tepla prouděním v přírodě, v denním životě a v technice.

 

Souvislost se životem, přírodou a praxí

• Když zahříváme část kapaliny, její hustota se zmenšuje a kapalina stoupá vzhůru. Výsledkem tohoto procesu je vznik proudů v kapalině.
• Proudění je hlavním způsobem přenosu tepla v tekutinách. Můžete jej vytvořit ve velké nádobě s vodou, kterou budete ohřívat na jednom místě, a zkoumat pomocí teplotních senzorů sami.
• Teplá voda se často používá pro přenos energie získané z hořícího paliva do všech pokojů v budově. Ústřední topné systémy využívají síly proudění, kdy je teplo přenášeno pumpami z jednoho místa na druhé bez teplotní změny během této cesty. Mnohé domácí topné spalovací systémy využívají přirozené proudění. Teplé plyny ze spalovacího procesu stoupají vzhůru přes bojler předtím, než jsou odvedeny do komína. Vzhůru proudící horké plyny umožňují rovnoměrné vtékání studeného vzduchu pro hořáky.
• Proudění v zemské atmosféře je největší příčinou vzniku oblaků, větru, bouří a jiných meteorologických jevů. Bílé nadýchané mraky se vytvářejí, když teplý vzduch proniká do chladnějšího vzduchu nahoru.
• Dramatická a velmi užitečná forma proudění se často objevuje za pěkných slunečných dnů, když slunce silně ohřívá zem. Vzduch, který je v kontaktu s teplou zemí, se ohřívá a stoupá vzhůru. Pokud jsou podmínky příznivé, teplý vzduch vytváří neviditelnou "bublinu", která uniká z povrchu a stoupá vzduchem vzhůru. Tyto bubliny stoupajícího ohřátého vzduchu, často nazývané termály, se pohybují rychlostí kolem 8 km / h, takže umožňují pěknou volnou jízdu nahoru. Piloti závěsných padáků a větroňů, jakož i někteří ptáci, vyhledávají termály a krouží dokola v nich. Pro kane, orla, pelikána a čápa představuje takové kroužení hlavní způsob letu. Tito ptáci mají v porovnání s tělem dlouhá křídla, a v nehybných vrstvách vzduchu takto létat nedokáží. Teplý proud ptáka ve velkých kruzích vynese velmi vysoko a pták se pak dopředu pohybuje plachtěním dolů, dokud nenarazí na další proud, který ho v kruzích opět vynese nahoru. Tímto způsobem může pták za den proletět velkou vzdálenost. Někteří stěhovaví ptáci takto postupně doplachtí až tisíce kilometrů daleko. Teplé proudy se obvykle nevyskytují nad většími vodními plochami a v noci. Až na výjimky se proto plachtící ptáci vyhýbají přeletem přes moře a nelétají ani v noci.