Izolatie termica intr-un balon termo – Masurare cu senzor-CASSY

Izolatie termica intr-un balon termo – Masurare cu senzor-CASSY – Experiment demonstrativ

Izolatie termica intr-un balon termo – Masurare cu senzor-CASSY este un experiment demonstrativ ce utilizeaza un balon termo si masuratori precise cu senzorul CASSY pentru a investiga cum diferitele metode de izolatie pot reduce pierderile de caldura. Prin aceasta demonstratie, elevii vor putea observa direct modul in care materialele si tehnologiile moderne de izolatie termica functioneaza, si cum aceste principii sunt aplicate in produse comune, cum ar fi sticlele termice.

Obiectivul experimentului

1. Scopul principal al acestui experiment este de a investiga principiul izolatiei termice utilizate intr-o sticla termica.
2. Experimentul isi propune sa demonstreze modul in care diferitele metode de izolatie termica (prin conductie, convectie si radiatie) pot reduce pierderile de caldura, utilizand un balon termo si masurand temperatura cu ajutorul unui senzor CASSY.

Structura si configuratia experimentului

Pregatirea senzorului CASSY:

1. Conectati senzorul CASSY la portul USB al computerului.
2. Porniti software-ul CASSY Lab.
3. In fereastra “Parametrii de masurare”, configurati urmatoarele setari:
   • Adaugati o noua serie de masuratori.
   • Interval: 1 minut.
   • Timp de masurare: 10 minute.
   • Declansator: 1Aϑ, 88 °C, in scadere.

Echipamente necesare:

• Erlenmeyer de 100 ml din sticla Boro 3.3.
• Dop de cauciuc cu un orificiu de 7 mm.
• Becher de 400 ml din sticla Boro 3.3.
• Fierbator.
• Pahar de plastic.
• Senzor de temperatura S (NTC).
• Senzor-CASSY 2.
• Software CASSY Lab 2.
• Diverse echipamente de sustinere si fixare (stativ, stalpi de sustinere, cleme).
• Folie de aluminiu.
• Computer cu Windows XP sau versiuni superioare.

Desfasurarea experimentului

1. Prepararea sticlei termice:

   • Umpleti un Erlenmeyer cu apa clocotita si inchideti-l cu un dop.
   • Introduceti senzorul de temperatura S in Erlenmeyer.

2. Masurarea temperaturii:

   • Porniti masurarea prin apasarea tastei F9.
   • Asteptati ca masurarea sa se incheie automat dupa 10 minute.

3. Izolarea si repetarea masuratorilor:

   • Asezati Erlenmeyerul intr-un becher, acoperiti-l cu folie de aluminiu si repetati masurarea.
   • In final, infasurati Erlenmeyerul cu folie de aluminiu, puneti-l din nou in becher si incepeti o alta masurare

Exemplu de masurare

Se observa ca transferul de caldura are loc de la un loc cu temperatura ridicata la unul cu temperatura scazuta. Transferul de caldura se face prin radiatie, conductie si convectie. Pentru a reduce conductia si convectia termica, balonul de sticla este inconjurat de un strat de aer inchis, care are o conductivitate termica scazuta (λ=0,026Wm⋅K\lambda = 0,026 \frac{W}{m \cdot K}λ=0,026m⋅KW​).

Pentru a reduce radiatia termica, balonul de sticla este invelit intr-un strat reflectorizant de folie de aluminiu. Daca se extrage aerul dintre recipientul de sticla interior si cel exterior, conductia si convectia termica sunt reduse la minim.

Acest principiu este aplicat si in constructia unei sticle termice, care este un recipient de sticla cu pereti dubli. Intre cei doi pereti de sticla se afla un vid, iar suprafetele orientate catre vid ale peretilor de sticla sunt acoperite cu un strat reflectorizant. Un invelis din plastic sau metal protejeaza recipientul de sticla impotriva ruperii.

Analiza si interpretarea rezultatelor

Rezultatele masuratorilor arata modul in care diferitele metode de izolatie termica pot influenta eficienta unui balon termo. In mod specific, invelisul de aluminiu reduce pierderile de caldura prin radiatie, in timp ce stratul de aer sau vid dintre peretii de sticla minimizeaza pierderile prin conductie si convectie. Acest experiment evidentiaza importanta materialelor si tehnicilor utilizate in izolatia termica si ofera o intelegere practica a principiilor fizicii aplicate in viata cotidiana.