Zahřívání hliníkové desky s otvorem

Pokus číslo: 2050

  • Cíl pokusu

    Máme hliníkovou desku, která má uprostřed kulatý otvor. Cílem pokusu je ukázat, co se s otvorem bude dít, pokud desku budeme zahřívat.

  • Teorie

    Většina látek při zahřívání zvětšuje svůj objem. Zahříváme–li hliníkovou destičku nad svíčkou, destička se roztahuje. Tento jev nazýváme teplotní roztažnost.

    Mějme tyč délky l0 při teplotě t0. Zahřejeme–li ji na teplotu t, tyč se prodlouží na délku l. Délku tyče l po zahřátí vypočítáme ze vztahu

    \[l = l_{0}(1+αΔt),\]

    kde α je součinitel teplotní délkové roztažnosti. Tento vztah platí pro předměty, jejichž jeden rozměr je výrazně větší, než zbylé dva.

    Destička má uprostřed otvor o průměru d0 při teplotě t0. Zahřejeme–li tuto destičku na teplotu t, otvor se zvětší. Průměr otvoru d po zahřátí vypočítáme ze vztahu

    \[d = d_{0}(1+αΔt).\]

    Při zahřívání hliníkové destičky se zahřívá také kulička umístěná v otvoru prostřed destičky. Kulička se dotýká destičky jen velmi malou plochou. Roztahování kuličky tedy vzhledem k roztahování destičky můžeme zanedbat.

    Úlohu k tomuto pokusu najdete zde: Změna rozměrů kovové desky při zahřívání.

  • Pomůcky

    • kovová deska s kulatým otvorem (my jsme použili desku z duralu/hliníku)

    • držák

    • kulička, jejíž průměr je o malý kousek větší, než průměr otvoru v nezahřáté desce

    • svíčka

    • zapalovač

    • měkký předmět, na který kuličku necháme spadnout (použili jsme kousek látky)

    Obr. 1: Pomůcky
  • Postup

    1. Kovovou destičku připevníme do držáku tak, aby byla rovnoběžně se stolem.

    2. Do otvoru umístíme kuličku, která otvorem nepropadne.

    3. Pod destičku postavíme svíčku a zapálíme ji.

    4. Destička se za chvíli ohřeje, otvor se zvětší a kulička jím propadne.

    5. Svíčku odstraníme. Teplota destičky klesne, otvor se zmenší a kulička nepropadne.

    Obr. 2: Kulička před pádem a po pádu
  • Vzorový výsledek

Typ pokusu: kvalitativní
Věková skupina: od 2. stupně základní školy
Potřebné vybavení: proveditelné s pomůckami, které se na školách obvykle vyskytují
Čas přípravy pokusu: do 3 minut
Čas provedení pokusu: do 3 minut
Pokus je zachycen na videu
Původní zdroj: Inspirováno: Epstein, L.C., Hewitt, P., C.: Thonking Physics. Insight
Press, 1981
×Původní zdroj: Inspirováno: Epstein, L.C., Hewitt, P., C.: Thonking Physics. Insight Press, 1981