Εικονικό πείραμα: Τήξη και βρασμός

---

Το περιβάλλον του εικονικού εργαστηρίου αποτελείται από έναν λύχνο, από ένα δοχείο που περιέχει πάγο και από μία βάση όπου πάνω της βρίσκεται το δοχείο που μπορεί να θερμαίνεται με τον λύχνο. Υπάρχει ένα θερμόμετρο που μετρά τη θερμοκρασία και ένα χρονόμετρο που ενεργοποιείται όταν τεθεί σε λειτουργία ο λύχνος.
Επίσης, υπάρχουν:

• Τα πλήκτρα αυξομείωσης που καθορίζουν την αρχική ποσότητα του πάγου (50-150g) και την αρχική θερμοκρασία του (-30°C έως 0°C).
• Τα πλήκτρα "1", "2", "3" και τα αντίστοιχα πλήκτρα πάνω στον λύχνο, που δίνουν 3 εντάσεις φλόγας. Με την ενεργοποίηση των πλήκτρων ξεκινά η θέρμανση και το χρονόμετρο, ενώ με την απενεργοποίησή τους σταματά η θέρμανση και το χρονόμετρο.
• Το πλήκτρο "Παύση" το οποίο μπορεί να ενεργοποιηθεί ενώ θερμαίνεται το νερό. Τότε "παγώνει η εικόνα" για να γίνει παρατήρηση του στιγμιότυπου της εικόνας.
• Το πλήκτρο "Αρχ.συνθήκες" που μηδενίζει το χρονόμετρο και επαναφέρει τις αρχικές συνθήκες για την επανάληψη του πειράματος.
• Τα πλήκτρα αυξομείωσης που καθορίζουν το εύρος του άξονα χρόνου, στο γράφημα θερμοκρασίας - χρόνου του νερού.

Με την προσομοίωση μπορείς:

• Να ρυθμίσεις τις αρχικές συνθήκες έναρξης του εικονικού πειράματος, δηλαδή της ποσότητας του πάγου και της θερμοκρασίας του.
• Να επιλέξεις την ένταση της φλόγας του λύχνου.
• Να δεις το γράφημα της μεταβολής της θερμοκρασίας του νερού με τον χρόνο.
• Να εντοπίσεις το σημείο τήξης του πάγου και το σημείο βρασμού του νερού.
• Να επαναλάβεις το πείραμα με διαφορετικές αρχικές συνθήκες και διαφορετική ένταση φλόγας.

Οδηγίες εκτέλεσης του εικονικού πειράματος

• Επίλεξε το πλήκτρο "Αρχ. συνθήκες" και άλλαξε την αρχική ποσότητα του πάγου και την αρχική θερμοκρασία του.
• Επίλεξε το πλήκτρο "1" και τότε ενεργοποιείται η φλόγα έντασης 1, η οποία σιγά-σιγά θερμαίνει τη διάταξη.
• Όταν υπάρχει φλόγα, μπορείς να ενεργοποιήσεις το πλήκτρο "παύση". Τότε η "εικόνα παγώνει". Παρατήρησε στο στιγμιότυπο της εικόνας, το γράφημα θερμοκρασίας - χρόνου. Επίλεξε ξανά το πλήκτρο παύση ώστε να συνεχίσει η εκτέλεση του φαινομένου.
• Παρατήρησε την αύξηση της θερμοκρασίας του νερού με το θερμόμετρο. Κατάγραψε το χρόνο που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία του νερού στη μεταβολή της θερμοκρασίας που καθόρισες.
• Επανάλαβε τη διαδικασία με διαφορετική αρχική ποσότητα πάγου.
• Επανάλαβε τη διαδικασία με διαφορετική ένταση φλόγας (ένταση 2 ή ένταση 3 που ενεργοποιείται από τα πλήκτρα "2" και "3" αντίστοιχα).
Σχεδίασε στο ίδιο μιλλιμετρέ χαρτί τις γραφικές θερμοκρασίας - χρόνου. Εξαρτάται το σημείο τήξης του πάγου και το σημείο βρασμού του νερού από την αρχική ποσότητα πάγου και από την ένταση της φλόγας;

Η προσομοίωση λειτουργεί και με το πληκτρολόγιο.

• Όταν ανοίγει η προσομοίωση, μία φορά γίνεται πλοήγηση με το πλήκτρο "TAB", στη "καρτέλα συντελεστών" και στην "οθόνη βοήθειας". Τα πλήκτρα ενεργοποιούνται με το "Enter" και η πλοήγηση στις καρτέλες γίνεται ξανά με το "TAB".
• Έπειτα η πλοήγηση συνεχίζεται μόνο στην προσομοίωση ως εξής:
  • Με το πλήκτρο "TAB" επιλέγεις τα πλήκτρα της προσομοίωσης ("Αρχ. συνθήκες", "1", "2", "3", "παύση", "αυξομείωση μάζας πάγου", "αυξομείωση αρχικής θερμοκρασίας πάγου", "αυξομείωση άξονα t") και τα πλήκτρα του template("ανανέωση", "προβολή πλήρους οθόνης").
  • Τα πλήκτρα της προσομοίωσης, αφού τα επιλέξεις με το "TAB", λειτουργούν με το πλήκτρο "space" (κενό) του πληκτρολογίου.
  • Τα πλήκτρα του template, αφού τα επιλέξεις με το "TAB", λειτουργούν με το πλήκτρο "space" (κενό) του πληκτρολογίου.
• Η σειρά ενεργοποίησης των πλήκτρων/αντικειμένων στην προσομοίωση είναι η εξής:
  "προβολή πλήρους οθόνης" → "Αρχ. συνθήκες" → "αύξηση μάζας πάγου" → "μείωση μάζας πάγου" → "αύξηση θερμοκρασίας πάγου" → "μείωση θερμοκρασίας πάγου" → "1" → "1 στον λύχνο" → "παύση" → "2" → "2 στον λύχνο" → "παύση" → "3" → "3 στον λύχνο" → "παύση" → "μείωση άξονα t" → "αύξηση άξονα t" → "ανανέωση template" και επαναλαμβάνεται ξανά η ίδια σειρά.

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΕΙΚΟΝΙΚΟ ΠΕΙΡΑΜΑ: ΤΗΞΗ ΠΑΓΟΥ ΚΑΙ ΒΡΑΣΜΟΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ

Ομάδα 2-3 μαθητών (στο εργαστήριο πληροφορικής):
Υπεύθυνος καθηγητής:
Ημερομηνία:

Εισαγωγή

Το περιβάλλον του εικονικού εργαστηρίου παρουσιάζεται στην παρακάτω εικόνα και αποτελείται από έναν λύχνο, από ένα δοχείο που περιέχει πάγο και από μία βάση που πάνω της βρίσκεται το δοχείο που μπορεί να θερμαίνεται με τον λύχνο. Υπάρχει ένα θερμόμετρο που μετράει τη θερμοκρασία και ένα χρονόμετρο που ενεργοποιείται όταν τεθεί σε λειτουργία ο λύχνος.

Επίσης, υπάρχουν πλήκτρα που καθορίζουν:

• Την αρχική ποσότητα του πάγου (50-150g) και την αρχική του θερμοκρασία (-30°C έως 0°C).
• Την ένταση της φλόγας του λύχνου (Τα πλήκτρα "1", "2", "3" και τα αντίστοιχα πλήκτρα πάνω στον λύχνο).

Σκοπός του εικονικού πειράματος

Να διερευνήσεις τις θερμοκρασίες τήξης του πάγου και βρασμού του νερού, όταν:

• Μεταβάλλεται η ποσότητα του πάγου.
• Μεταβάλλεται η ένταση της φλόγας της λύχνου.

Εικονικό Πείραμα

Α. Διερεύνηση του σημείου τήξης και βρασμού με την αρχική ποσότητα πάγου

• Ρύθμισε με τα πλήκτρα αυξομείωσης μάζας πάγου, ώστε το δοχείο να έχει αρχικά μία μικρή ποσότητα πάγου ……………
• Ξεκίνησε την τήξη του πάγου με μία ένταση φλόγας …………… (επίλεξε ένταση από 1-3).
• Παρατήρησε το γράφημα θερμοκρασίας χρόνου.
• Επανάλαβε το ίδιο με διπλάσια και έπειτα με τριπλάσια ποσότητα πάγου αλλά την ίδια ένταση φωτιάς.
• Σχεδίασε τα τρία γραφήματα στο σύστημα αξόνων θ-t που δίνεται, αλλά με διαφορετικό χρώμα.
• Παρατήρησε τα σημεία τήξης του πάγου και βρασμού του νερού στα τρία γραφήματα και γράψε παρακάτω τα συμπεράσματά σου.

Συμπέρασμα 1: Όταν η μάζα του πάγου διπλασιάζεται ή τριπλασιάζεται, το σημείο τήξης του πάγου

και το σημείο βρασμού του νερού

Β. Διερεύνηση του σημείου τήξης και βρασμού με την ένταση της εστίας θέρμανσης

• Ρύθμισε με τα πλήκτρα αυξομείωσης μάζας πάγου, ώστε το δοχείο να έχει αρχικά μία ποσότητα πάγου ……………
• Ξεκίνησε την τήξη του πάγου με την ένταση της φλόγας στο 1.
• Παρατήρησε το γράφημα θερμοκρασίας χρόνου.
• Επανάλαβε το ίδιο διπλασιάζοντας και έπειτα τριπλασιάζοντας την ένταση της φλόγας.
• Σχεδίασε τα τρία γραφήματα στο σύστημα αξόνων θ-t που δίνεται, αλλά με διαφορετικό χρώμα.
• Παρατήρησε τα σημεία τήξης του πάγου και βρασμού του νερού στα τρία γραφήματα και γράψε παρακάτω τα συμπεράσματά σου.

Συμπέρασμα 2: Όταν η ένταση της εστίας θέρμανσης διπλασιάζεται ή τριπλασιάζεται, το σημείο τήξης του πάγου

και το σημείο βρασμού του νερού

Γ. Ερώτηση προς διερεύνηση

Εξαρτάται το σημείο τήξης του πάγου και το σημείο βρασμού του νερού από την αρχική θερμοκρασία του πάγου;

Δ. Τελικό συμπέρασμα

Να αναφέρεις από τι εξαρτάται και από τι δεν εξαρτάται το σημείο τήξης του πάγου και το σημείο βρασμού του νερού, χρησιμοποιώντας τις προηγούμενες δραστηριότητες: