Nehořlavý papír
Pokus číslo: 1745
Cíl pokusu
Cílem experimentu je demonstrovat výbornou tepelnou vodivost mědi.
Teorie
Nejběžnějším mechanismem tepelné výměny v pevných látkách je vedení tepla (více viz v pokusu Tepelná vodivost plastu a kovu I., Teorie). Mezi nejlepší tepelné vodiče patří látky jako stříbro, měď či hliník; ještě řádově vyšší hodnoty tepelné vodivosti pak vykazuje například poněkud exotický grafen.
V našem experimentu využijeme trubičku z mědi, kterou obalíme na jednom jejím konci novinovým papírem o zápalné teplotě 185 °C. Když poté papír vložíme do plamene svíčky (teplota přibližně 700 °C), nevznítí se – měděná trubička odvádí teplo dále do svého objemu dostatečně rychle na to, aby papír svoji zápalnou teplotu nepřekročil.
Pomůcky
Měděná trubička (ve vzorovém pokusu byla použita měděná topenářská trubka o délce 25 cm a průměru 15 mm), držák na zafixování trubičky ve vodorovné poloze, novinový papír, svíčka, zápalky.
Postup
Obalíme jeden konec měděné trubičky proužkem novinového papíru; papír musí k trubičce doléhat co nejtěsněji a vytvářet pouze jednu vrstvu. Pokud papír od trubičky odpadá, je možné spojit jeho konce malým kouskem izolepy.
Upevníme měděnou trubku do stojanu do vodorovné polohy a přisuneme pod ni zapálenou svíčku. Podobně můžeme využít také samotnou zápalku – viz obr. 1.
Ponecháme papírem obalený konec trubičky řádově 10-15 sekund v plamenu; poté svíčku zhasíme a experiment ukončíme.
Vzorový výsledek
Navzdory intenzivnímu zahřívání papír na konci trubičky nevzplane.
Technické poznámky
Pokud necháte zahřívat trubičku příliš dlouho, stoupne její teplota natolik, že nebude schopna odvádět dostatečné množství tepla z místa zahřívání do svých ostatních částí a papír skutečně vzplane.
Bezpečnostní upozornění: Nikdy nedržte měděnou trubičku nechráněnýma rukama! I její od plamene vzdálenější konec se během experimentu rychle prohřívá. Dodržujte zásady bezpečné práce s ohněm.
Metodické poznámky
Ukážeme-li studentům, že papír namotaný kolem trubičky nehoří, nabízí se přirozená otázka – jak ho tedy navinout, aby přeci jen vzplanul? Pokud studenti porozumí principu vedení tepla, přijdou dříve či později se dvěma možnými způsoby: buď je možné papír obtočit kolem trubičky bez těsného kontaktu s ní, nebo jej naopak navinout v mnoha vrstvách. Oba způsoby mají společnou myšlenku, a to oslabit tepelný kontakt zapalované části papíru s mědí.
Pro zvýšení působivosti experimentu je možné změřit „naživo“ před jeho začátkem teplotu plamene svíčky (například termočlánkem), aby bylo explicitně zřejmé, že je mnohem vyšší než zápalná teplota papíru.
