ΦΥΛΛΟ ΕΞΟΙΚΕΙΩΣΗΣ ΜΕ ΤΟ ΕΙΚΟΝΙΚΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Transcript

1 ΦΥΛΛΟ ΕΞΟΙΚΕΙΩΣΗΣ ΜΕ ΤΟ ΕΙΚΟΝΙΚΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

2 Βρίσκεσαι μπροστά σε ένα φύλλο εργασίας. Ακολούθησε τις οδηγίες που σου δίνει για να πραγματοποιήσεις μια σειρά από δραστηριότητες. Έτσι θα μάθεις να δουλεύεις μέσα σε ένα «Εικονικό Εργαστήριο». Και το πιο σημαντικό: Στο τέλος θα μπορέσεις να λύσεις μόνος σου ένα πρόβλημα!! ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ 1

3 Παρουσίαση Έχεις τη δυνατότητα χρησιμοποιήσεις το παρακάτω εικονικό Εργαστήριο Φυσικής. 8 Γραμμή εργαλείων Θερμοκρασία δωματίου Ρολόι τοίχου και χρονόμετρο 4 Πίνακας δεδομένων Γραφική παράσταση Θερμοκρασίας - χρόνου 1 Επιλογέας Θερμοκρασίας θερμοθάλαμου 2 3 θερμοθάλαμος θερμοσίφωνο εικόνα 1 : το εικονικό εργαστήριο. Υλικά Όπως φαίνεται στην εικόνα 1, το Εργαστήριο Φυσικής περιλαμβάνει: 1) πάγκο εργασίας 2) βρύση συνδεδεμένη με θερμοσίφωνο 3) θερμοθάλαμο με επιλογέα θερμοκρασιών 4) πίνακα δεδομένων 5) θερμόμετρο τοίχου που δείχνει τη θερμοκρασία δωματίου 6) ρολόι και χρονόμετρο τοίχου 7) γραφική παράσταση θερμοκρασίας - χρόνου 8) γραμμή εργαλείων που περιλαμβάνει μια σειρά -αντικειμένων όπως: δοχεία, θερμόμετρα -και ουσιών όπως: νερό, γάλα, λάδι, 2

4 ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 1 Όταν τελειώσεις την δραστηριότητα αυτή θα έχεις μάθει: 1. να κατεβάζεις από την γραμμή εργαλείων στον εργαστηριακό σου πάγκο ότι σου είναι απαραίτητο για ένα πείραμα (δοχεία, μπουκάλια, γκαζάκια, θερμόμετρα) 2. να χρησιμοποιείς το θερμοθάλαμο 3. να γεμίζεις δοχεία με νερό συγκεκριμένων γραμμαρίων, και να καθορίζεις τις θερμοκρασίες τους 4. να κατανοείς τις πληροφορίες που σου δίνει ο πίνακας στον τοίχο του εργαστηρίου Χρήσιμες πληροφορίες Στη γραμμή εργαλείων υπάρχουν εικονίδια που έχουν βελάκια. Αν κάνεις «κλικ» πάνω στα βελάκια ανοίγει μια λίστα επιλογών (διαφορετικών δοχείων, υγρών). Μπορείς να επιλέγεις συγκεκριμένα αντικείμενα ή υλικά. Με κάθε «κλικ» του ποντικιού, όταν γεμίζουμε ένα δοχείο με ένα υγρό προσθέτουμε «γραμμάρια» του υγρού στο δοχείο. Ενέργειες Βήμα 1 Στη γραμμή εργαλείων κάνε 2 αριστερά «κλικ» στο εικονίδιο με τα δοχεία και διάλεξε δύο δοχεία, ένα των 250 ml και ένα άλλο των 100 ml. Κάνε το ίδιο στο εικονίδιο με το μπουκάλι και διάλεξε ένα μπουκάλι νερό. Και τα τρία αυτά αντικείμενα εμφανίζονται πάνω στον εργαστηριακό πάγκο; ναι όχι Συμπέρασμα Άρα μπορώ με αριστερό «κλικ» στη γραμμή εργαλείων στο κατάλληλο παράθυρο να επιλέγω δοχείο και μπουκάλι και αυτά να εμφανίζονται πάνω στον εργαστηριακό πάγκο ή στα ντουλάπια κάτω από τον πάγκο. Βήμα 2 Με αριστερό «κλικ» πάνω στο μπουκάλι εμφανίζεται ένα οριζόντιο μικρό μπουκαλάκι. Μετακίνησέ το πάνω στα δύο δοχεία και με επαναλαμβανόμενα αριστερά «κλικ» γέμισε τo δοχείο των 250 ml μέχρι την ένδειξη 100 ml και το δοχείο των 100 ml μέχρι την ένδειξη 40 ml. Πήγαινε το βελάκι του ποντικιού σου πάνω στα δύο δοχεία. Παρατήρησε το βελάκι (δείκτη) του ποντικιού. Όταν το ποντίκι βρεθεί πάνω στο δοχείο τότε ο δείκτης μετατρέπεται σε χεράκι ενώ ταυτόχρονα στον πίνακα στον τοίχο του εργαστηρίου εμφανίζονται κάποιες πληροφορίες. Για τα δοχεία, διάβασε τον πίνακα και συμπλήρωσε τα παρακάτω κενά: Δοχείο 250 ml Δοχείο 100 ml Θερμοκρασία δοχείου = 0 C. Θερμοκρασία δοχείου = 0 C. Όγκος Υγρού = ml Όγκος Υγρού = ml Μάζα υγρού =.gr Μάζα υγρού =.gr 3

5 Συμπέρασμα. Άρα ο πίνακας του εργαστηρίου σου δίνει πληροφορίες για τα δοχεία που χρησιμοποιείς. (θερμοκρασία, μάζα και όγκο του υγρού που περιέχει) Βήμα 3: Άνοιξε τώρα το θερμοθάλαμο και βάλε μέσα το δοχείο των 250 ml. Κλείσε το θερμοθάλαμο και φρόντισε η ένδειξη της θερμοκρασίας του θερμοθάλαμου να είναι 40 0 C πατώντας τα αντίστοιχα βελάκια. Βγάλε τώρα το δοχείο από το θερμοθάλαμο και τοποθέτησέ το πάνω στον πάγκο. Φέρε το βελάκι χεράκι πάνω στο δοχείο. Σημείωσε τώρα τα παρακάτω κενά με βάση τα στοιχεία που δίνει ο πίνακας: Θερμοκρασία δοχείου 250 ml = 0 C. Όγκος Υγρού = ml Μάζα υγρού =.gr Συμπλήρωσε την παρακάτω πρόταση με τις σωστές λέξεις. Άρα όταν ένα δοχείο τοποθετηθεί μέσα στο θερμοθάλαμο του εργαστηρίου, τότε η θερμοκρασία του (αλλάζει / δεν αλλάζει) και το δοχείο αποκτά τη..του θερμοθάλαμου. Βήμα 4 Κατέβασε στο πάγκο δύο θερμόμετρα με αριστερό «κλικ» στο αντίστοιχο εικονίδιο της γραμμής εργαλείων. Βήμα 5 Πήγαινε το βελάκι του ποντικιού σου πάνω στο θερμόμετρο. Παρατήρησε το βελάκι (δείκτη) του ποντικιού. Όταν το ποντίκι βρεθεί πάνω στο θερμόμετρο τότε ο δείκτης μετατρέπεται σε χεράκι. Πιάνοντας το θερμόμετρο από την βάση και έχοντας πατημένο το αριστερό πλήκτρο του ποντικιού μπορείς να μεταφέρεις το θερμόμετρο μέσα στο δοχείο. Τοποθέτησε ένα θερμόμετρο σε κάθε δοχείο. Η διάταξή σου πρέπει να έχει τη μορφή: Το μπλε θερμόμετρο δείχνει θερμοκρασία:. 0 C Το κόκκινο θερμόμετρο δείχνει θερμοκρασία:. 0 C Ποιο χρώμα θερμομέτρου έβαλες στο δοχείο του θερμοθαλάμου; το μπλε το κόκκινο 4

6 ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 2 Όταν τελειώσεις την δραστηριότητα αυτή θα έχεις μάθει: 1. να χρησιμοποιείς θερμόμετρα για να βλέπεις ταυτόχρονα τις αλλαγές της θερμοκρασίας δυο δοχείων. 2. να χρησιμοποιείς γκαζάκια για να θερμαίνεις τα δοχεία. 3. να υπολογίζεις το ποσό θερμότητας που μεταφέρεται στο δοχείο με το υγρό όταν γνωρίζεις τον χρόνο θέρμανσης. 4. να αρχίζεις την εκτέλεση ενός πειράματος, να παρατηρείς την εξέλιξή του, να σταματάς την εκτέλεση του πειράματος και να επαναφέρεις το πείραμα στην αρχή (πριν την εκτέλεσή του). 5. να ανοίγεις γραφικές παραστάσεις και να παρατηρείς την αλλαγή θερμοκρασιών καθώς περνάει ο χρόνος, ταυτόχρονα με την εξέλιξη του πειράματος. Επίσης να παίρνεις τιμές από αυτήν. Χρήσιμες πληροφορίες Ο οριζόντιος άξονας των γραφικών παραστάσεων που θα χρησιμοποιήσεις, είναι ο άξονας του χρόνου και ο κάθετος άξονας είναι ο άξονας της θερμοκρασίας. Άρα οι γραφικές παραστάσεις που θα χρησιμοποιήσεις δείχνουν πώς μεταβάλλεται η θερμοκρασία καθώς περνάει ο χρόνος. Όταν κάνεις «εκτέλεση του πειράματος» σημαίνει ότι αρχίζει να πραγματοποιείται κάποια μεταβολή στις θερμοκρασίες των δοχείων που χρησιμοποιείς. Ενέργειες Βήμα 1 Σκέψου και απάντησε Με ποιο τρόπο θα κατεβάσεις δύο γκαζάκια (λύχνους); Στο κάθε γκαζάκι που κατέβασες παρατήρησε τα δύο κουμπιά (πορτοκαλί και κόκκινο). Το πορτοκαλί κουμπί αντιστοιχεί σε χαμηλή παροχή θερμότητας ενώ το κόκκινο σε υψηλή παροχή θερμότητας. Η παροχή θερμότητας δείχνει τη θερμότητα που μεταφέρεται από το γκαζάκι προς τον χρόνο που έγινε αυτή η μεταφορά. Για να υπολογίσουμε το ποσό θερμότητας που μεταφέρεται από το γκαζάκι στο δοχείο με το νερό, αρκεί να πολλαπλασιάσουμε το χρόνο που βρίσκεται το δοχείο πάνω από το γκαζάκι επί την παροχή της θερμότητας Δηλαδή, θερμότητα = παροχή θερμότητας χρόνος θέρμανσης. Tο πορτοκαλί κουμπί αντιστοιχεί σε σταθερή παροχή ίση με 100 J/s, ενώ το κόκκινο κουμπί αντιστοιχεί σε σταθερή παροχή ίση με 200 J/s. Μετακίνησε το κάθε δοχείο πάνω στα γκαζάκια που έχεις κατεβάσει. Επέλεξε το γκαζάκι πάνω από το οποίο βρίσκεται το δοχείο των 100 ml να έχει χαμηλή παροχή θερμότητας (πορτοκαλί κουμπί), ενώ το άλλο γκαζάκι να έχει υψηλή παροχή (κόκκινο κουμπί). Πήγαινε στο μενού και επέλεξε την ένδειξη «εκτέλεση- εκτέλεση πειράματος» ή από τις γραμμές εργαλείων επέλεξε το βέλος με την ένδειξη «εκτέλεση πειράματος». 5

7 Μετά από 100 s σταμάτησε το πείραμα επιλέγοντας το «stop» από την γραμμή εργαλείων. Το ποσό θερμότητας που απορρόφησε το νερό στο δοχείο των 100 ml είναι: Q 1 =.J/s s ή Q 1 =.J Το ποσό θερμότητας που απορρόφησε το νερό στο δοχείο των 250 ml είναι: Q 2 =.J/s s ή Q 2 =.J Για αυτά τα 100 s τι συνέβη με τη θερμοκρασία των δύο δοχείων με το νερό; Παρατήρησε την ένδειξη θερμοκρασίας των θερμομέτρων. Τα θερμόμετρα δείχνουν την αλλαγή της θερμοκρασίας του κάθε δοχείου ταυτόχρονα; Ναι όχι Συμπέρασμα Άρα τα θερμόμετρα ταυτόχρονα με την εξέλιξη του πειράματος καταγράφουν τις αλλαγές θερμοκρασίας και των δύο δοχείων. Βήμα 2 Από τη γραμμή εργαλείων πάτησε «επαναφορά» (το βέλος που δείχνει προς τα αριστερά). Με το βέλος «επαναφορά» τα δοχεία αποκτούν τις αρχικές τους θερμοκρασίες πριν την εκτέλεση του πειράματος δηλαδή: ο C για το δοχείο των 100 ml και. ο C για το δοχείο των 250 ml. Βήμα 3 Άνοιξε την γραφική παράσταση που βρίσκεται στο κάτω δεξί μέρος της οθόνης του εργαστηρίου σου. Κάνε «εκτέλεση» του πειράματος και κάνε «stop» όταν ο χρόνος στον οριζόντιο άξονα της γραφικής παράστασης είναι 60s. Η διάταξή σου πρέπει να έχει τη μορφή: 6

8 Βήμα 4: Συμπέρασμα Άρα ταυτόχρονα με την εκτέλεση του πειράματος όπου αλλάζουν οι θερμοκρασίες των δοχείων, βλέπουμε και τις γραφικές παραστάσεις αυτών των αλλαγών με τη βοήθεια μιας μπλε και μιας κόκκινης γραμμής. Μας δίνεται επίσης η δυνατότητα να σταματήσουμε το πείραμα όποτε μας ζητηθεί με την ένδειξη «stop». Η κόκκινη γραμμή αντιστοιχεί στο κόκκινο θερμόμετρο και η μπλε γραμμή στο μπλε θερμόμετρο. Άνοιξε το παράθυρο του χρόνου και επέλεξε την ένδειξη 5. Κάνε «εκτέλεση» ώστε να συνεχιστεί το προηγούμενο πείραμα. Παρατήρησε ότι το πείραμα πραγματοποιείται πιο γρήγορα. Άρα με το ρολόι μπορούμε να κάνουμε τον χρόνο να περνάει πιο γρήγορα. Όταν ο χρόνος φτάσει περίπου τα 150 s σταμάτησε το πείραμα. Μεγιστοποίησε την γραφική παράσταση από το δεύτερο κουμπί από πάνω προς τα κάτω που βρίσκεται στην άκρη της καρτέλας. Έχει το σχήμα ενός τετραγώνου. Θα δεις την γραφική παράσταση να καταλαμβάνει ολόκληρη την επιφάνεια της οθόνης. Μπορείς να πάρεις τώρα τιμές, πηγαίνοντας πάνω στην γραμμή (κόκκινη ή μπλε) και κάνοντας ένα αριστερό «κλικ» του ποντικιού. Εμφανίζεται μια κίτρινη καρτέλα με δύο τιμές. Η πρώτη δείχνει την χρονική στιγμή και η δεύτερη την θερμοκρασία. μεγιστοποιεί το διάγραμμα χρόνος θερμοκρασία Συμπέρασμα Άρα μπορούμε να βρίσκουμε οποιαδήποτε χρονική στιγμή τη θερμοκρασία του υγρού κάνοντας κλικ πάνω στην γραμμή. 7

9 ήρθε η ώρα για δράση!!! 8

10 Σας δίνεται η δυνατότητα να στήσετε μια πειραματική διάταξη μαζί με τους συνεργάτες σας έτσι ώστε να αντιμετωπίσετε ένα σημαντικό πρόβλημα. «Σηκώνεστε το πρωί της Δευτέρας και ως συνήθως ετοιμάζεστε για το σχολείο. Κάθε μέρα η μητέρα σας, σας ετοιμάζει πρωινό για να σας μείνει περισσότερος χρόνος για περιποίηση!! Σήμερα όμως έχει χαλάσει το μάτι της κουζίνας και λειτουργεί μόνο η χαμηλή παροχή θερμότητας (χαμηλή φωτιά). Έχουν μείνει μόλις 10 min για να έρθει το σχολικό σας και καθώς κανείς από σας δεν φεύγει από το σπίτι του χωρίς να πιει το αγαπημένο του γαλατάκι (!!!), περιμένετε να ζεσταθεί πάνω στο μάτι της κουζίνας. Η μαμά σας έχει πάρει το γάλα από το ψυγείο (10 0 C), και εσείς το πίνετε σε θερμοκρασία περίπου 40 0 C. Σε πόση ώρα θα μπορείτε να το πιείτε; Άραγε θα προλάβετε το σχολικό; Χρήσιμες οδηγίες Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε: Ένα δοχείο των 250 ml Ένα θερμόμετρο Το μπουκάλι με γάλα Τον θερμοθάλαμο Τη γραφική παράσταση με την ένδειξη του άξονα χρόνου 5 Την ένδειξη «εκτέλεση του πειράματος» Την ένδειξη «stop» H ποσότητα του γάλατος που πίνετε είναι 200 ml. Η θερμοκρασία των 40 ο C είναι μια καλή θερμοκρασία για να πιείτε το γάλα σας. Στον τοίχο του εργαστηρίου κάτω από τη θερμοκρασία δωματίου των 20 ο C, καταγράφεται ο χρόνος που περνάει κατά την εξέλιξη του πειράματος σε sec ενώ με ένα αριστερό «κλικ» σε λεπτά της ώρας. Από εκεί θα δείτε σε πόσα λεπτά θα φτάσει το γάλα σας γύρω στους 40 ο C. 9

11 Στο τέλος του πειράματος θα πρέπει να σχεδιάσετε τη γραφική παράσταση της αλλαγής θερμοκρασίας του γάλακτος καθώς περνάει ο χρόνος, στους παρακάτω άξονες: Επίσης θα πρέπει να συμπληρώσετε τον παρακάτω πίνακα. ΠΙΝΑΚΑΣ θερμοκρασία 10 0 C 20 0 C 30 0 C 40 0 C χρόνος Ποιο είναι το ποσό θερμότητας που απορροφήθηκε από το μάτι της κουζίνας; Q =.J ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ: Το γάλα θα ζεσταθεί σε..sec ή αλλιώς σε.λεπτά της ώρας. Άρα (θα προλάβω / δεν θα προλάβω).. να το πιω πριν έρθει το σχολικό. 10