Урок

Цель работы

• Объяснять физического значения тепла и теплообмена.
• Определить количества тепла воды при различных температурах.
• Уметь использовать лабораторные инструменты в процессе работы.

Руководство для учителя

В практической работе учащиеся работают в группах.

Учащиеся должны ознакомиться с такими темами, как тепло/теплообмен/количество тепла.

Перед началом практической работы познакомьте и обеспечьте учащихся всеми необходимыми материалами.

Раздайте ученикам рабочий лист для выполнения лабораторной работы. Вы можете скачать рабочий лист по ссылке

Познакомьте учащихся с техникой безопасности:

Требования оформления лабораторных работ для учащихся

Лабораторные работы выполняются обучающимися в аудитории под непосредственным руководством преподавателя и при строгом соблюдении требований безопасности и охраны труда.

Лабораторные работы сопровождается выполнением измерений и вычислений. По результатам выполненной работы составляется отчет.

Отчет по выполнению лабораторной работы обучающимся должен содержать:

1. Название и номер лабораторной работы;
2. Наименование темы лабораторной работы;
3. Цель лабораторной работы;
4. Краткое описание лабораторной установки (если использовалась);
5. Методы измерений;
6. Ход лабораторной работы;
7. Результаты измерений и вычислений (обычно в виде таблиц) с обязательным указанием единиц измерения;
8. Результаты отдельных измерений; добавить фотоинструкцию
9. Результаты обработки полученных экспериментальных данных с оценкой погрешности измерений;
10. Графики,  схемы, чертежи;
11. Основные расчетные формулы с указанием величин, подлежащих измерению (все буквенные величины, входящие в формулы, должны быть объяснены);
12. Расчет и подробный анализ полученных результатов;
13. Выводы.

Для оценивания   предоставьте данный материал (PBL rubrics) учащимся, для того чтобы:

• ученики предварительно понимали по каким критериям им необходимо подготовиться,
• ученики сомостоятельно смогли дать соответствующую оценку своим коллегам.

Практическая часть работы

Шаг 1. Прежде чем приступить к работе, подготовьте необходимое оборудование

• Горячая вода-стакан №1
• Холодная вода-стакан №2
• Мерный цилиндр (мензурка)
• Ложка или палочка для смешивания любой воды
• Термометр

Шаг 2. Измерьте температуру  t горячей воды 

 Температура горячей воды t =32,9 ºC 

Шаг 3. Прежде всего, определите массу горячей воды. Для этого — 

• налейте 1 стакан горячей воды в мерный цилиндр
• определите V объем горячей воды. Объем горячей воды V= 22 мл = 22×10^-6 м3
• смотрите плотность воды в таблице. Плотность воды ρ = 1000кг / м3
• вычислите  массу горячей воды по формуле m = ρ×V

Результат

Масса горячей воды m = 0.022 кг

Шаг 4.  Измерьте температуру холодной воды во 2  стакане

 Температура холодной воды t=20,6 ºC

Шаг 5. Налейте горячую воду  к холодной  воде  и перемешайте. Затем измерьте температуру смешанной смеси

 Температура  смеси  t =25,9 ºC

Шаг 6. Определите объем холодной воды. Для этого — 

• вылейте смесь воды в мерный цилиндр
• определите объем V воды смеси . Объем примесной воды V= 49 мл = 49×10^-6 м3
• чтобы определить объем холодной воды, уменьшаем объем горячей воды из объема воды смеси
• V (холодная) = V (смесь) — V (горячая)

Результат

Объем холодной воды V= 27 мл = 27×10^-6 м3

Шаг 7. Определите массу холодной воды. Для этого — 

• смотрите плотность воды в таблице. Плотность воды ρ = 1000кг / м3
• вычислить массу холодной воды по формуле m = ρ×V

Результат

Масса холодной воды m = 0.027 кг

Шаг 8. Когда горячая вода остынет до температуры смеси, рассчитайте количество выделяемого тепла по формуле ниже

• Q1 — количество тепла, выделяемого горячей водой, при охлаждении до температуры смеси
• с — удельная теплоемкость воды
• m1 — масса горячей воды
• t — температура воды смеси
• t1 — температура горячей воды

Предупреждение! Удельная теплоемкость табличное значение. Вы можете скачать таблицу удельной теплоемкости предметов здесь Таблица 

Результат расчета

При охлаждении горячей воды до температуры смеси количество выделяемого тепла Q1 = 646,8 Дж

Шаг 9. Когда холодная вода нагреется до температуры смеси, рассчитайте количество полученного тепла по формуле ниже

Результат расчета

При нагревании холодной воды до температуры смеси количество получаемого тепла Q2 = 601,02 Дж

Шаг 10. Запишите  все результаты расчетов в таблицу

Шаг 11. Вычислите относительную погрешность эксперимента по соотношению :

где

Q1 — количество тепла, выделяемого горячей водой,

Q2 — количество тепла, получаемого холодной водой.

Результат расчета

Шаг 12. Сделайте вывод по работе!

Заключение

В данной лабораторной работе учащиеся познакомились с темой теплообмена и узнали, в какой среде происходит теплообмен. Они также сравнили количество тепла, выделяемого горячей водой, с количеством тепла, полученного холодной водой, и провели расчеты.