Cum depinde izolarea termica de material – Masurare cu Sensor-CASSY

Cum depinde izolarea termica de material – Masurare cu Sensor-CASSY –  Experiment demonstrativ

Cum depinde izolarea termica de material – Masurare cu Sensor-CASSY, este un experiment educational demonstrativ, ce reprezinta o metoda interactiva de investigare a modului in care diferite materiale influenteaza capacitatea de izolare termica. Utilizand instrumentele moderne oferite de Senzorul-CASSY si software-ul CASSY Lab, elevii sunt introdusi in lumea cercetarii stiintifice aplicate in domeniul termic.

Obiectivele experimentului

1. Scopul acestui experiment este de a investiga influenta diferitelor materiale asupra izolarii termice.

   • Prin intermediul masuratorilor realizate cu Senzorul-CASSY si software-ul CASSY Lab, se urmareste sa se evidentieze modul in care diverse materiale afecteaza transferul de caldura, facilitand astfel intelegerea conceptului de izolare termica.

2. Experimentul isi propune sa ofere o perspectiva practica asupra conceptului de izolare termica, care are o importanta deosebita in diverse domenii precum constructiile, industria automotive sau productia de echipamente electronice.

   • Intelegerea mecanismelor de transfer de caldura si a modului in care materialele pot influenta acest proces este esentiala pentru proiectarea si optimizarea sistemelor termice moderne.

3. Experimentul ofera elevilor oportunitatea de a aplica cunostintele teoretice dobandite in domeniul transferului de caldura si izolatiei termice intr-un context practic si interactiv.

   • Prin intermediul experimentului, elevii isi dezvolta abilitatile de observatie, analiza si interpretare a datelor experimentale, contribuind astfel la consolidarea intelegerii lor asupra conceptelor stiintifice fundamentale.

Pregatirea Senzorului-CASSY

1. Conectati Senzorul-CASSY la portul USB al computerului.
2. Porniti software-ul CASSY Lab pentru a initia comunicarea cu Senzorul-CASSY.
3. In fereastra „Parametri de masurare”, efectuati urmatoarele setari:
   • Adaugati o noua serie de masuratori.
   • Interval de masurare: 1 minut.
   • Durata masuratorii: 10 minute.
   • Declansator: ϑA1, 88 °C, in scadere.

Desfasurarea experimentului

1. 

   Pregatirea materialelor:

   • Asigurati-va ca aveti toate materialele necesare pentru experiment: baloane de sticla, apa fiarta, stopuri, folie de aluminiu, bureti, nisip si Senzorul-CASSY.
   • Incalziti suficient de mult apa pentru a umple baloanele de sticla.

2. Realizarea experimentului:

   • Plasati un balon de sticla intr-un pahar de laborator.
   • Umpleti balonul cu apa fiarta si sigilati-l cu un dop de cauciuc.
   • Acoperiti balonul cu folie de aluminiu pentru a minimiza pierderile de caldura.
   • Ingropati senzorul de temperatura in apa si asigurati-va ca este pozitionat central in balon.
   • Porniti inregistrarea datelor prin apasarea tastei F9 si asteptati ca masuratorile sa se incheie automat dupa 10 minute.
   • Repetati aceeasi procedura folosind bureti si nisip drept materiale izolatoare.

Evaluarea rezultatelor

• Prin intermediul acestui experiment, se demonstreaza principiul ca caldura se transfera intotdeauna de la temperatura mai ridicata la temperatura mai scazuta.
• Scopul izolarii termice consta in prevenirea transferului de caldura.
• Diverse materiale pot fi folosite ca izolatie termica, iar eficacitatea lor depinde de conductivitatea termica λ.

1. Compararea eficientei materialelor izolatoare:

• Comparati temperaturile inregistrate pentru fiecare material izolator utilizat in experiment: packpapier (hartie de ambalaj), bureti si nisip.
• Identificati materialul care a inregistrat cea mai mica crestere a temperaturii in timpul experimentului. Acesta este probabil cel mai eficient izolator termic.

2. Evaluarea conform conceptelor de baza:

• Corelati rezultatele experimentului cu principiile fundamentale ale izolarii termice si transferului de caldura.
• Discutati despre modul in care comportamentul observat al materialelor este in concordanta cu conceptele teoretice, cum ar fi conductivitatea termica si capacitatea de retinere a caldurii.

3. Analiza factorilor de influenta:

• Analizati factorii care ar putea afecta performanta fiecarui material izolator, cum ar fi densitatea, structura si proprietatile termice ale materialului.
• Identificati de ce anumite materiale s-au dovedit mai eficiente decat altele in experimentul dat.

4. Relevanta practica a rezultatelor:

• Discutati despre implicarea practica a rezultatelor experimentului in domenii precum constructiile, industria automotive si tehnologia echipamentelor electronice.
• Sugerati moduri in care rezultatele experimentului ar putea fi utilizate pentru imbunatatirea materialelor izolatoare in aplicatii reale.

Exemple:

In experiment, buretele se dovedeste a fi cel mai eficient izolator termic, in timp ce nisipul este cel mai putin eficient.

In practica, materialele izolatoare utilizate includ fibre minerale (lana de sticla si lana de zgura), fibre vegetale (placi de celuloza) sau materiale izolatoare organice (polistiren si poliuretan).

Cateva conductivitati termice λ intr-o privire de ansamblu:

Dezvoltarea abilitatilor practice si analitice in domeniul stiintei

Acest experiment nu numai ca ofera elevilor o intelegere mai profunda a conceptelor de transfer de caldura si izolare termica, dar ii si familiarizeaza cu utilizarea instrumentelor moderne de masurare si cu procesul de colectare si analizare a datelor in domeniul stiintelor termice. Prin urmare, contribuie semnificativ la dezvoltarea abilitatilor lor practice si analitice in domeniul stiintei.