Emisia de caldura – Cubul lui Leslie

Emisia de caldura – Cubul lui Leslie – Experiment demonstrativ

Emisia de caldura – Cubul lui Leslie este un experiment demonstrativ ce reprezinta o metoda captivanta si interactiva de investigare a emisiei de caldura din corpuri cu caracteristici de suprafata diferite. Acest experiment isi gaseste locul in cadrul contextului educational, oferind elevilor oportunitatea de a intelege si de a explora fenomenul emisiei de caldura intr-un mod practic si vizual.

Obiectivul experimentului

Experimentul are ca scop investigarea emisiei de caldura din corpuri cu caracteristici de suprafata diferite, oferind o modalitate interactiva si practica de intelegere a acestui fenomen in cadrul educatiei.

Nota de siguranta pentru configurarea experimentului

Experimentul implica manipularea cu apa fierbinte si echipamente sensibile, deci este esential sa se respecte precautiile de siguranta pentru a preveni accidentele sau vatamarile.

1. Manipularea cubului umplut cu apa fierbinte

   • Atunci cand cubul este umplut cu apa fierbinte, este important sa nu se atinga direct suprafata acestuia pentru a evita arsurile.
   • Se recomanda folosirea unei bucati de panza sau a unor manusi de protectie termica pentru a manipula cubul in conditii de siguranta.

2. Protectia termopilei:

   • Termopila, ca si alte componente sensibile ale echipamentului, trebuie protejata de radiatia termica provenita, de exemplu, de la soare sau de la incalzitoare.
   • Manipularea cu grija a termopilei si evitarea expunerii la surse de caldura externe sunt cruciale pentru mentinerea integritatii si preciziei masuratorilor.

3. Manipularea cu grija a echipamentului:

   • Este important sa se manevreze cu atentie si sa se respecte instructiunile specifice legate de conectarea si utilizarea echipamentului.
   • Orice manipulare neglijenta sau nepotrivita poate duce la deteriorarea echipamentului sau la rezultate inexacte ale experimentului.

Pregatirea pentru masuratori

Inainte de a efectua masuratorile de intensitate a caldurii emise de cubul lui Leslie, este necesara o pregatire adecvata a echipamentului si a mediului experimental pentru a asigura acuratetea si fiabilitatea rezultatelor

1. Initializarea echipamentului:

   • Se incepe prin pornirea si initializarea echipamentului necesar pentru masuratori.
   • Acest lucru implica activarea CASSY-Display-ului si conectarea Sensor-CASSY-ului conform instructiunilor specifice.

2. Conectarea μV box-ului:

   • Pentru a efectua masuratorile de intensitate a caldurii, μV box-ul trebuie conectat la intrarea A a CASSY-Display-ului.
   • Aceasta conexiune trebuie realizata corect pentru a asigura transmiterea si inregistrarea precisa a datelor.

3. Dezactivarea afisajului pentru Intrarea B:

   • Pentru a evita interferentele si erorile in masuratori, se recomanda dezactivarea afisajului pentru Intrarea B a CASSY-Display-ului folosind tasta NEXT (CASSY) de pe afisaj.

4. Conectarea termopilei la V box:

   • Termopila, componenta esentiala pentru masuratori, trebuie conectata la V box si pozitionata intr-un mod care sa asigure o distanta adecvata fata de cubul lui Leslie.
   • Aceasta etapa necesita atentie pentru a evita deteriorarea sau interferenta accidentala cu termopila in timpul experimentului.

5. Calibrarea zero a termopilei (daca este necesara):

   • In unele cazuri, poate fi necesara efectuarea unei calibrari zero a termopilei pentru a asigura acuratetea masuratorilor.
   • Acest lucru se poate realiza folosind tasta OFFSET (CALIBRATION) conform instructiunilor specifice ale echipamentului.

Desfasurarea experimentului

1. Incalzirea apei:

   • Inainte de a incepe masuratorile, se incalzeste 1 litru de apa pana la aproximativ 100°C folosind un incalzitor de imersie.
   • Asigurarea unei temperaturi constante si precise a apei este cruciala pentru obtinerea rezultatelor corecte in experiment.

2. Pregatirea cubului:

   • Cubul lui Leslie este plasat pe un suport de laborator in pozitie stabila, iar apoi este umplut cu apa incalzita pana la capacitatea sa maxima.
   • Este important sa se manipuleze cubul cu grija pentru a evita vatamarea si pentru a asigura o distributie uniforma a apei in interiorul acestuia.

3. Pozitionarea termopilei:

   • Termopila este pozitionata in fata fetei negre a cubului, la o distanta de aproximativ 3 cm.
   •  Acest aranjament permite masurarea precisa a intensitatii caldurii emise de catre cub si asigura o captura corecta a datelor.

4. Indepartarea ferestrei de protectie:

   • Pentru a permite termopilei sa detecteze si sa masoare cu precizie caldura emisa de catre cub, se indeparteaza fereastra de protectie a termopilei inainte de a incepe masuratorile.

5. Masurarea intensitatii caldurii:

   • Dupa ce conditiile experimentale sunt stabilite, se inregistreaza valoarea termovoltejului atunci cand acesta atinge o valoare constanta pe afisajul CASSY-ului.
   • Acesta este primul set de masuratori, realizat cu fata neagra a cubului in fata termopilei.

6. Rotirea cubului si repetarea masuratorilor:

   • Cubul este apoi rotit astfel incat fata alba sa fie in fata termopilei, iar masuratorile sunt repetate folosind aceasta configuratie.
   • Acest proces este repetat pentru fiecare fata a cubului pentru a obtine o imagine completa a emisiei de caldura in functie de caracteristicile suprafetei.

Evaluarea rezultatelor

Odata ce au fost efectuate masuratorile si datele au fost colectate, este important sa evaluam rezultatele pentru a trage concluzii relevante si pentru a intelege mai bine fenomenul emisiei de caldura in contextul experimentului.

1. Observarea emisiei de caldura in functie de caracteristicile suprafetei:

   • Prin compararea datelor colectate pentru fiecare fata a cubului, putem observa modul in care caracteristicile suprafetei influenteaza emisia de caldura.
   • In special, putem analiza diferentele de intensitate a caldurii emise intre fetele negre, albe si metalice ale cubului.

2. Interpretarea rezultatelor:

   • Pe baza datelor colectate, putem interpreta rezultatele pentru a intelege mai bine fenomenul emisiei de caldura.
   • Putem identifica si explica diferentele de intensitate a caldurii emise intre diferitele fete ale cubului si sa le corelam cu caracteristicile de suprafata ale acestuia.

3. Concluzii:

   • Pe baza evaluarii rezultatelor, putem trage concluzii relevante despre fenomenul emisiei de caldura si influenta caracteristicilor suprafetei asupra acestuia.
   • Aceste concluzii pot avea implicari importante in diverse domenii, cum ar fi ingineria termica, designul de materiale si alte domenii legate de stiinta si tehnologia caldurii.

Experienta practica si interactiva

Acest experiment ofera elevilor oportunitatea de a intelege concepte complexe din domeniul termic, precum emisia de caldura si influenta caracteristicilor suprafetei asupra acesteia, printr-o experienta practica si interactiva. Pe langa dobandirea cunostintelor teoretice, elevii isi dezvolta abilitatile practice si spiritul critic, contribuind astfel la formarea unei intelegeri profunde si complete a fenomenelor termice.