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

    1. 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.

    2. Upevníme měděnou trubku do stojanu do vodorovné polohy a přisuneme pod ni zapálenou svíčku. Podobně můžeme využít také samotnou zápalku – viz obr. 1.

    3. Ponecháme papírem obalený konec trubičky řádově 10-15 sekund v plamenu; poté svíčku zhasíme a experiment ukončíme.

    Obr. 1: Dobrá tepelná vodivost měděné trubičky brání papíru ve vzplanutí
  • 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.

Typ pokusu: kvalitativní
Věková skupina: od 2. stupně základní školy
Potřebné vybavení: proveditelné s jednoduchými pomůckami
Čas přípravy pokusu: do 3 minut
Čas provedení pokusu: do 3 minut
Multimediální encyklopedie fyziky
Původní zdroj: Kácovský, P. (2016). Experimenty podporující výuku termodynamiky na
středoškolské úrovni. (Disertační práce.) Matematicko-fyzikální
fakulta UK, Praha.
×Původní zdroj: Kácovský, P. (2016). Experimenty podporující výuku termodynamiky na středoškolské úrovni. (Disertační práce.) Matematicko-fyzikální fakulta UK, Praha.