Metodický pokyn = učitel

Tematické zařazení experimentu

• teplo
• proudění
• šetření energií
• ochrana životního prostředí

Cíl experimentu

• Monitorování teplotních změn v různých místech pokoje nebo učebny

Poznámky k realizaci experimentu

• Pokoj s ohřívačem se zahřívá díky tepelnému proudění. Ohřátý vzduch stoupá ke stropu a je nahrazován vzduchem u podlahy, který se pohybuje ke zdroji tepla. Výsledkem tohoto procesu je přirozená cirkulace vzduchu podél stropu, podlahy a stěn pokoje. Teplejší vzduch u stropu se ochlazuje, když se dostane do styku se stěnami, a potom klesá k podlaze.
• Teplotní změny v různých částech pokoje mohou být zaznamenávány pomocí dvou až čtyř teplotních senzorů. Zaznamenávání lze provést během několika minut nebo může být realizováno jako dlouhodobý experiment.
• Přímo během vyučování za přítomnosti žáků ve třídě by mělo být možné demonstrovat rozdílnost teplot na různých místech učebny. Ale vhodnější je zadat toto téma jako individuální projekt. Žáci mohou senzory umístit do vytápěné místnosti, spustit měření a pak místnost opustit, aby svým pohybem nenarušovaly přirozenou cirkulaci vzduchu.

Návod na zpracování dat

• Teplotní rozdíl naměřený na dvou různých místech (ve dvou různých výškách) učebny není velmi velký. Proto je vhodné provést ještě jedno kontrolní měření se senzory umístěnými v téže výši.

Závěry z experimentu

• Díky tepelnému proudění je teplota při podlaze učebny nižší, než je teplota v určité výšce nad podlahou.
• V případě, že nenaměříme žádný teplotní rozdíl, můžeme to vysvětlit tím, že v místnosti vzniká pohyb vzduchu způsobený průvanem a pod., Vzduch se proto promíchává a jeho rozvrstvení není měřitelné.

Žákovské aktivity

• Porovnání získaných křivek.
• Diskuse o možnostech snížení výdajů za teplo.
• Zkoumání téhož jevu ve vyhřívaném akváriu nebo bazénu.
• Projekty na téma využití tepelného proudění v přírodě a v praxi.

Souvislost se životem, přírodou a praxí

• Určitě jste si už všimli, že i když jsme v dobře vytopené pokoji, často cítíme chlad na nohách.
• Pokoj s ohřívačem (radiátorem nebo kamny) se ohřívá díky tepelnému proudění. Ohřátý vzduch stoupá ke stropu a je nahrazován vzduchem z okolí podlahy, který se pohybuje směrem ke zdroji tepla. Výsledkem tohoto procesu je přirozená cirkulace vzduchu kolem stropu, podlahy a stěn pokoje. Teplejší vzduch u stropu se ochlazuje, když se dostane do styku se stěnami, a pak klesá ke podlaze.
• Zvyšování cen energie přivedlo lidi k tomu, aby se více zajímali o způsoby, jakým se teplo dostává do a ven z budov. Díky proudění se nejteplejší vzduch v místnosti nachází u stropu, takže právě strop je místo, kudy teplo v zimě nejrychleji z místnosti uniká. Proto je třeba dávat nejvíce izolace právě na strop. Výdaje za vytápění (resp. V některých zemích i za ochlazování) domů lze snížit i tím, že vezmeme v úvahu také další dva způsoby přenosu tepla: tepelnou výměnu a tepelné záření.
• Přestože vzduch v pokoji cirkuluje, za normálních podmínek mají všechny předměty v pokoji stejnou teplotu. Pojem "pokojová teplota" znamená více než nějaká konkrétní hodnota teploty, např. 20 ° C. Používáním tohoto pojmu nepřímo vyjadřujeme, že tepelná kapacita pokoje je obrovská ve srovnání s tepelnými kapacitami běžně uvažovaných horkých nebo studených těles. Pojem pokojové teploty vyplývá ze zkušenosti, že teplota pokoje se díky velmi velké tepelné kapacitě pokoje jeví být neovlivnitelná běžnými horkými nebo chladnými tělesy.