Zhrnutie na Topenie a tuhnutie látok

## Úvod Téma „Topenie ľadu a meranie teploty" ukazuje, čo sa deje, keď ľad zahrievame. V tejto látke sa naučíš, ako merať teplotu ľadu v balóne a teplotu slaného kúpeľa, zapisovať výsledky a porovnávať ich v grafe. ## Čo budeme pozorovať - teplota slaného kúpeľa v °C - teplota v balóne (ľad alebo voda) v °C - zmeny objemu balóna - ďalšie pozorované javy (bublanie, pára, praskanie) > Definícia: Teplota je fyzikálna veličina, ktorá udáva, ako teplý alebo studený je predmet; meria sa v stupňoch Celzia (°C). ## Postup merania (krok po kroku) 1. Priprav tabuľku a zapisuj hodnoty každých 30 s: čas, teplota kúpeľa, teplota v balóne, ostatné pozorovania. 2. Zapni kahan a zohrievaj kúpeľ opatrne až do 40 °C alebo kým voda v balóne nezačne vrieť. 3. Miešaj slaný kúpeľ občas, aby sa teplota rovnomerne rozložila. 4. Počas varu zaznamenaj teplotu najmenej dvakrát. 5. Zaznač namerané teploty do grafu: v jednom grafe mať obe čiary – teplota v balóne a teplota kúpeľa. > Definícia: Slaný kúpeľ je voda so soľou, ktorá môže mať iný bod varu a ďalšie vlastnosti ako čistá voda. ## Ako vyzerajú zmeny teploty v grafe - Keď ľad topíme, teplota ľadu zostáva približne konštantná pri topení (okolo $0\,^{\circ}\mathrm{C}$), aj keď kúpeľ ďalej zohrievame. - Teplota kúpeľa bude stúpať hladko, ak ho zohrievaš stále rovnomerne. - V grafe teda očakávame: čiara kúpeľa stúpajúca nahor, čiara teploty v balóne s fázou rovnakej teploty počas topenia. ### Vysvetlenie: prečo teplota ľadu neklesá/hneď nestúpa Energia, ktorú dodávame zohrievaním, sa najprv spotrebováva na zmenu skupenstva (topnie) ľadu na vodu. Počas tejto zmeny sa teplota látky nemení. Táto energia sa nazýva latentné teplo topenia. > Definícia: Latentné teplo topenia je množstvo energie potrebné na premenu 1 kg látky z pevného skupenstva na kvapalné bez zmeny teploty. ## Príklad zápisu do tabuľky (ukážka) | čas [s] | teplota slaného kúpeľa [°C] | teplota v balóne [°C] | ostatné pozorovania | | --- | ---: | ---: | --- | | 0 | 10 | 0 | balón s ľadom, žiadne bubliny | | 30 | 15 | 0 | balón sa nemení | | 60 | 20 | 0 | začo sa tvoria malé bublinky | | 90 | 25 | 2 | ľad sa začína topiť na povrchu | | 120 | 30 | 5 | zväčšenie objemu balóna | | 150 | 35 | 20 | väčšina ľadu roztopená | | 180 | 40 | 40 | voda vo vnútri vrie || Poznámka: skutočné hodnoty budú závisieť na experimente. Pri meraní záporné hodnoty teploty znázorni pod bodom [0, 0] v grafe. ## Porovnanie: teplota v balóne vs teplota kúpeľa | vlastnosť | teplota slaného kúpeľa | teplota v balóne (ľad/voda) | | --- | --- | --- | | priebeh času | plynulé stúpanie pri ohreve | fáza konštantnej teploty počas topenia, potom stúpa | | rovnakosť čiar | zvyčajne nie sú rovnaké | nie sú rovnaké počas topenia | | dôvod rozdielu | priamy prísun tepla a miešanie | energia sa spotrebúva na topenie | ## Odpovede na zadané otázky (návod ako vyhodnotiť) 1. Menia sa pravidelne? Teplota kúpeľa sa mení pravidelne a hladko, ak sa kúpeľ zohrieva rovnomerne. Teplota v balóne sa počas topenia môže zostať dlhší čas skoro rovnaká. 2. Ako sa zmeny prejavujú na čiare grafu? Zmena teploty kúpeľa je naklonená čiara hore. Teplota v balóne má úsek vodorovnej čiary počas topenia. 3. Sú čiary rovnaké? Nie, nie sú rovnaké hlavne počas topenia. Po úplnom roztopení sa čiary môžu viac približovať. 4. Pri akej teplote sa ľad začal topiť? Začal sa topiť približne pri $0\,^{\circ}\mathrm{C}$ (pri normálnom tlaku). 5. Za aký čas sa všetok ľad roztopil? Tento čas určíš z grafu ako dĺžku úseku, kde teplota v balóne zostáva približne konštantná, medzi začiatkom topenia a okamihom, keď teplota začne opäť stúpať. 6. Prečo teplomer chvíľu neukazoval stúpanie, aj keď si zohrieval balón? Pretože energia išla do topenia (latentné teplo) a teplota sa nemenila, kým sa topenie neukončilo. 7. Zmeny objemu balóna: počas topenia a potom pri zohrievaní vody objem balóna sa zvýši, pretože voda zaberá väčší priestor než pevný ľad pri správnych podmienkach a naviac sa pri zahrievaní zväčšuje objem