Εικονικό πείραμα: Βαθμονόμηση θερμομέτρου

---

Το περιβάλλον του εικονικού πειράματος αποτελείται:

• Από έναν λύχνο που λειτουργεί με ένα πλήκτρο που έχει πάνω του.
• Από ένα δοχείο που αρχικά περιέχει πάγο και η ποσότητά του ρυθμίζεται από έναν δρομέα.
• Από μία βάση όπου πάνω της βρίσκεται το δοχείο το οποίο θερμαίνεται με τον λύχνο.
• Από τρία διαφορετικά θερμόμετρα (κόκκινο, πράσινο, μπλε) που δεν είναι βαθμονομημένα και επιλέγονται από τα πλήκτρα 1, 2 και 3 αντίστοιχα.

Επίσης, υπάρχουν:

• Δύο δείκτες που μετακινούνται κατά μήκος των θερμομέτρων και πλήκτρα που χωρίζουν ισότιμα την απόσταση μεταξύ των δεικτών και τοποθετούν νούμερα από 0 έως 100.
• Χάρακας (0-15cm).

Με το εικονικό πείραμα μπορείς:

• Να τοποθετήσεις μία ποσότητα πάγου σε ένα δοχείο και ένα θερμόμετρο που δεν είναι βαθμονομημένο.
• Να βρεις τα σημεία πάνω στο θερμόμετρο που βρίσκεται το θερμομετρικό υγρό, όταν ο πάγος συνυπάρχει με το νερό (0 βαθμοί Κελσίου) και όταν το νερό βρίσκεται σε κατάσταση βρασμού (100 βαθμοί Κελσίου).
• Να χωρίσεις την απόσταση μεταξύ αυτών των σημείων ισότιμα από την τιμή 0 έως την τιμή 100.

Οδηγίες εκτέλεσης της προσομοίωσης

• Επίλεξε το πλήκτρο "Αρχ. συνθήκες" με το οποίο μπορείς να αλλάξεις την ποσότητα πάγου που έχει αρχικά το δοχείο.
• Επίλεξε ένα από τα πλήκτρα "1", "2" και "3".
• Επίλεξε το πλήκτρο "on/off" το οποίο βρίσκεται πάνω στον λύχνο και τον θέτει σε λειτουργία.
• Παρατήρησε ότι ο πάγος λιώνει, καθώς θερμαίνεται από τον λύχνο, και όταν συνυπάρχει νερό με πάγο η ένδειξη στο θερμόμετρο παραμένει σταθερή. Τότε η θερμοκρασία είναι στους 0^oC.
• Επίλεξε το πλήκτρο "δείκτες" και τότε εμφανίζονται δύο δείκτες πάνω στο θερμόμετρο οι οποίοι μπορούν να μετακινηθούν. Τοποθέτησε τον κάτω δείκτη στη θέση που έφθασε το θερμομετρικό υγρό, όταν συνυπάρχει πάγος και νερό.
• Καθώς εξελίσσεται η θέρμανση του νερού, το θερμομετρικό υγρό ανεβαίνει, ενώ σταθεροποιείται σε μία θέση όταν αρχίζει ο βρασμός του νερού. Τότε η θερμοκρασία είναι στους 100^oC.
• Τοποθέτησε τον πάνω δείκτη στη θέση που έφθασε το θερμομετρικό υγρό, όταν το νερό βράζει.
• Επίλεξε το πλήκτρο "υποδιαιρέσεις" και "αρίθμηση" και παρατήρησε πώς το πρόγραμμα χωρίζει ισότιμα την απόσταση των δύο δεικτών και αριθμεί το θερμόμετρο από τους 0^oC στους 100^oC.
• Σχεδίασε στο τετράδιό σου το θερμόμετρο της προσομοίωσης με τη βοήθεια του "χάρακα", σημείωσε τα σημεία που αντιστοιχούν στους 0^oC και στους 100^oC, σχεδίασε τις υποδιαιρέσεις και αρίθμησε το θερμόμετρο.
• Επανάλαβε τη διαδικασία για τα υπόλοιπα θερμόμετρα της προσομοίωσης.

Η προσομοίωση λειτουργεί και με το πληκτρολόγιο.

• Όταν ανοίγει η προσομοίωση, μία φορά γίνεται πλοήγηση με το πλήκτρο "TAB", στο "αρχικό μήνυμα προειδοποίησης" ότι υπάρχει φύλλο εργασίας, στη "καρτέλα συντελεστών", στην "οθόνη βοήθειας" και στο "φύλλο εργασίας". Όλα 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 στο εικονικό πείραμα ("1", "2", "3", "Αρχ. Συνθήκες", "on/off", "δείκτες", "υποδιαιρέσεις", "αρίθμηση"), τον "δρομέα ποσότητας πάγου", τους "δείκτες" πάνω στο θερμόμετρο, τον "χάρακα" και τα πλήκτρα του template("ανανέωση", "προβολή πλήρους οθόνης").
  • Τα πλήκτρα αφού τα επιλέξεις με το "TAB", λειτουργούν με το πλήκτρο "space" (κενό) του πληκτρολογίου.
  • Τον δρομέα αφού τον επιλέξεις με το "TAB", λειτουργεί με τα βέλη του πληκτρολογίου για αύξηση ή μείωση.
  • Τον χάρακα αφού τον επιλέξεις με το "TAB", μετακινείται με τα βέλη του πληκτρολογίου.
• Η σειρά ενεργοποίησης των αντικειμένων στην προσομοίωση είναι η εξής:
  "προβολή πλήρους οθόνης" → "ανανέωση" → "1" → "2" → "3" → "Αρχ. Συνθήκες" → "δρομέας ποσότητας πάγου" → "on/off" → "δείκτης 1" → "δείκτης 2" → "υποδιαιρέσεις" → "αρίθμηση" → "χάρακας" → και επαναλαμβάνεται ξανά η ίδια σειρά.

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ – ΕΙΚΟΝΙΚΟ ΠΕΙΡΑΜΑ: ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ ΘΕΡΜΟΜΕΤΡΟΥ

Ομάδα 2-3 μαθητών:
Υπεύθυνος καθηγητής:
Ημερομηνία:

Εισαγωγή

Το περιβάλλον του εικονικού πειράματος παρουσιάζεται στην παρακάτω εικόνα και αποτελείται:

Σκοπός του εικονικού πειράματος

• Να εντοπίσεις για 3 διαφορετικά θερμόμετρα:
  • Το σημείο της στήλης του θερμομέτρου όταν συνυπάρχει πάγος και νερό.
  • Το σημείο της στήλης του θερμομέτρου όταν βράζει το νερό.
• Με βάση τα δύο σημεία που βρήκες σε κάθε θερμόμετρο, να τοποθετήσεις τους δείκτες και να το βαθμονομήσεις.

Εικονικό Πείραμα

Α. Διερεύνηση του σημείου τήξης του πάγου και του σημείου βρασμού του νερού

• Επίλεξε το «κόκκινο» θερμόμετρο (1) και τοποθέτησε μία ποσότητα πάγου μέσα στο δοχείο.
• Θέσε σε λειτουργία τον λύχνο και παρατήρησε ότι η ένδειξη του θερμομέτρου ανεβαίνει και σταθεροποιείται όταν συνυπάρχει πάγος και νερό.
• Τότε, τοποθέτησε ένα δείκτη στο σημείο που βρίσκεται η ένδειξη του θερμομέτρου.
• Συνέχισε να θερμαίνεις το νερό.
• Παρατήρησε ότι η στήλη ανεβαίνει ξανά και σταθεροποιείται όταν ξεκινάει ο βρασμός.
• Τότε τοποθέτησε τον άλλο δείκτη στο σημείο που βρίσκεται τώρα η ένδειξη του θερμομέτρου.
• Με τον χάρακα της εφαρμογής, μέτρησε την απόσταση από τη βάση έως τον 1ο δείκτη και από τον 1ο δείκτη έως τον 2ο δείκτη.
• Επανάλαβε το ίδιο και για τα άλλα δύο θερμόμετρα.
• Συμπλήρωσε τον Πίνακα 1.

Β. Βαθμονόμηση θερμομέτρων

Στην εφαρμογή, για ένα θερμόμετρο που έχεις τοποθετήσει σωστά τους δείκτες, κάνε τα εξής:

• Επίλεξε τα πλήκτρα «υποδιαιρέσεις» και έπειτα «αρίθμηση».
• Παρατήρησε πώς το πρόγραμμα τοποθετεί τις υποδιαιρέσεις από τους 0^oC έως τους 100^oC και πώς αριθμεί τις ενδιάμεσες υποδιαιρέσεις.

Στην εικόνα που ακολουθεί φαίνονται τα 3 θερμόμετρα του εικονικού πειράματος:

• Με τις τιμές του Πίνακα 1, και με τη βοήθεια ενός χάρακα, σημείωσε για το «κόκκινο» θερμόμετρο:
  • Το σημείο που δείχνει τους 0^oC.
  • Το σημείο που δείχνει τους 100^oC.
• Υπολόγισε πόσο απέχουν μεταξύ τους οι 10^oC και τοποθέτησε τις υποδιαιρέσεις από τους 0^oC έως τους 100^oC.
• Τοποθέτησε τις υποδιαιρέσεις ανά 5^oC.
• Αρίθμησε το θερμόμετρο.
• Επανάλαβε την προηγούμενη διαδικασία για το «πράσινο» και το «μπλε» θερμόμετρο.

Γ. Υποθετική μέτρηση θερμοκρασίας

Σε κάθε θερμόμετρο σχεδίασε πού θα βρίσκεται το θερμομετρικό υγρό όταν η θερμοκρασία γίνει ίση με .................... (επίλεξε μία θερμοκρασία από 20^oC έως 80^oC).