^^Riscaldamento pentola d'acqua su piastra elettrica.
Scopo
Misurare l'andamento della temperatura in funzione del tempo, con una
sorgente termica costante.
Check list preparazione
- Piastra elettrica. Scalda parecchio anche sotto, quindi precauzioni per
evitare di rovinare il tavolo. Interponiamo la tavola di un
banco scolastico dismesso.
- Acqua. Controllo delle quantita': 1,5 litri; con un cilindro graduato da
1l, sensibilita' 20 ml.
- Treppiede per tenere il termometro. Abbastanza pesante per
essere stabile.
- 2° Termometro per misurare la temperatura anche in vicinanza .
- Cronometro. Verificare che tutti abbiano un cronometro.
Minuti:Secondi. Il modo piu' comodo di misurare i tempi.
- Preparare tutto a freddo, poi accendere la piastra, e dare il via al
tempo.
In alternativa si puo' fare una "Partenza a caldo"
- Continuare per circa 20 minuti.
Strumenti
- Termometro. Portata: da -15°C a 110 °C, sensibilita' 0,2 °C. Per
immersione in acqua.
- Idem per la temperatura circostante.
Materiali
Piastra elettrica
- Diametro piastra 18 cm. Esistono dimensioni standard, idem per le
pentole.
- Potenza elettrica assorbita = potenza termica fornita = 1500 watt. E' il
valore nominale.
- Termostatata, 6 gradi. Quando raggiunge un certa temperatura (non
indicata) si spegne, e si riaccende quando diminuendo si scosta troppo dal
valore prefissato.
Contenitore per l'acqua. Pentola di alluminio
Diametro 18cm. E' la superficie di contatto per lo scambio termico. Dovrebbe,
ma il fondo e' irregolare, e quindi l'area di contatto effettiva e' molto
minore.
Termometro ambiente vicino
Vuole essere simbolico del propagarsi del calore: il corpo riceve calore
dalla sorgente, e a suo volta lo cede. Analogia del recipiente bucato,
dell'equilibrio dinamico.
Procedimento
- Ognuno a turno va ad osservare l'acqua mentre si riscalda, e da' la
propria impressione sensoriale, immergendo il dito, e altro.
- L'insegnante di laboratorio consiglia di limitarsi di leggere i valori
ai gradi interi, poiche' e' difficoltoso leggere le piccole lineette, e porta
a confusione. Quindi si legge il valore di temperatura a gradi interi e il
suo tempo.
Dati. Foglio di calcolo 2012.ods
Conclusioni
- La ddT (differenza di Temperatura) provoca un flusso di calore dal corpo
a temperatura maggiore al corpo a temperatura minore.
- Un corpo che riceve calore, aumenta la sua temperatura, o cambia di
stato.
- L'acqua riceve calore dalla piastra, e contemporaneamente cede calore
all'ambiente. Se il calore ricevuto pareggia quello ceduto, la temperatura
rimane costante.
Approfondimento. Da non ricopiare in relazione.
Le scale del grafico
In un caso la T e' variata tra 14 e 80.
Nicoli ha messo:
- y=T sul lato lungo, 4mm:1°C cioe' 1 quadretto corrisponde a 1 grado
- x=t sul lato corto, 8mm:1minuto, cioe' 2 quadretti corrisponde a 1
minuto.
Pero' i margini sono ridotti.
Semplificare il grafico diminuendo i dati
Invece di tracciare la temperatura ogni grado, lo facciamo ogni 2, e scala T
1q:2°C
La potenza della piastra.
E' un dato di costruzione, come la potenza di un'automobile o di una
lampadina.
Il suo valore nominale e' di 1500 watt. Noi abbiamo voluto misurarlo.
La potenza elettrica assorbita da un utilizzatore si calcola con la formula
P = VI tensione e corrente.
- La tensione e' quella di rete: 230 volt.
Per alimentare, prendere il cavo elettrico che permette l'inserzione
dell'amperometro.
P = VI = 230V * 6,48 A = 1490 W. Conclu: e' una piastra da 1500 watt = 1,5 kW.
Si puo' notare che quando inizia a scaldarsi, la corrente diminuisce I=6,37.
E' un caso? no poiche' la resistenza elettrica dei metalli aumenta con la
temperatura.
Il modo piu' comodo di misurare i tempi.
minuti e secondi, con un cronometro che parte quando si vuole.
Leggendo un orogloio, e' inutile segnare HH:MM:SS, dato che
l'ora non cambia, basta MM:SS.
Il cronometro centesimale grosso del laboratorio arriva solo a 99 s.
Interpretazione del grafico
L'interpretazione del grafico dipende dalle conoscenze che si hanno, ed
interpretandolo le nostre conoscenze aumentano.
Fatti,
interpretazioni dei fatti.
Titolo
Riscaldamento pentola d'acqua su piastra elettrica. Incremento di temperatura in funzione del tempo.