Zestaw ten zawiera cztery walce wykonane z różnych substancji: aluminium, miedzi, stali i mosiądzu oraz grzałkę, która pozwala na ich ogrzewanie od środka. Stwarza to doskonały sposób na doświadczalne wyznaczenie ciepła właściwego materiału, z jakiego wykonano poszczególne walce.
Budowa/Opis techniczny:
Każdy z walców ma masę około 1000 g, przez co ich wymiary są następujące: miedziany – średnica d = 40 mm, wysokość h = 97 mm, mosiężny d = 40 mm, h = 102 mm, stalowy d = 44 mm, h – 91 mm, aluminiowy d = 74 mm, h = 86 mm. Każdy z walców posiada dwa otwory równoległe do ich osi: idący wzdłuż osi otwór na grzałkę, średnicy ok. 12 mm oraz umieszczony z boku otwór o średnicy ok. 7 mm na termometr (niezałączony w zestawie, do kupienia jako Zestaw nr 53. Termometr alkoholowy o zakresie pomiarowym -10 ÷ 100°C). Grzałka o mocy 50 W i napięciu znamionowym 12 V zatopiona jest w metalowym pręcie o średnicy 10 mm i długości 12 cm, z którego odchodzą dwa przewody o długości ok. 20 cm, zakończone metalowymi oczkami.
Działanie:
Po wybraniu walca i umieszczeniu w nim grzałki oraz termometru, czekamy aż ten ostatni wskaże temperaturę początkową materiału i ją notujemy.
Grzałkę podłączamy do źródła napięcia stałego 12 V (np. Zestaw nr 93. Zasilacz szkolny prądu stałego i przemiennego 0-13 V/6 A lub Zestaw nr 96. Zasilacz prądu stałego 0-30V/0-3 A z płynną regulacją napięcia i natężenia prądu) i zaczynamy mierzyć czas ogrzewania (np. Zestaw nr 110. Stoper elektroniczny). Ciepło dostarczone do walca Q możemy obliczyć znając moc grzałki P i czas ogrzewania t (Q = Pt) albo też korzystając z bieżących wskazań amperomierza i woltomierza włączonych w obwód obliczyć dokładnie zużywaną moc jako iloczyn napięcia U na grzałce i natężenia płynącego przez nią prądu I, wtedy Q = UIt.
Dzieląc dostarczoną energię cieplną Q przez masę walca m i odczytany z termometru przyrost jego temperatury T otrzymujemy ciepło właściwe materiału, z jakiego wykonano dany walec (c = Q/mT).
Wskazówki: dobrze jest zadbać o izolację termiczną zewnętrznej strony walca w trakcie doświadczenia, jak również o dobre przewodnictwo cieplne między grzałką i walcem jak i walcem i termometrem – można do tego celu użyć nieco wody lub oleju, wlanych do otworów przeznaczonych na te przyrządy.
Wykorzystanie zgodnie z podstawą programową:
III etap edukacyjny, punkt 2., podpunkt 10) „Uczeń posługuje się pojęciem ciepła właściwego (...)"; IV etap edukacyjny, punkt 5., podpunkt 12) „Uczeń wykorzystuje pojęcie ciepła właściwego oraz ciepła przemiany fazowej w analizie bilansu cieplnego", punkt. 7., podpunkt 6) „Uczeń oblicza pracę wykonaną podczas przepływu prądu przez różne elementy obwodu oraz moc rozproszoną na oporze"
IV etap edukacyjny, punkt 13., wymagania doświadczalne, podpunkt 3.: uczeń przeprowadza doświadczenie związane z wyznaczeniem ciepła właściwego.
Wygląd produktu na zdjęciu może odbiegać od wyglądu produktu w rzeczywistości.
