Fizika 10. osztály 1 Fizika 10. osztály Tartalom 1. Gay-Lussac I. törvénye........................................................ 2 2. Szilárd test fajhőjének meghatározása........................................... 4 3. Folyadék fajhőjének meghatározása............................................. 6 4. A jég olvadáshőjének mérése.................................................. 8 5. Boyle-Mariotte-törvény igazolása Melde csővel................................... 10 6. A só oldáshőjének meghatározása.............................................. 12 7. A folyadék hőtágulásának meghatározása Dulong-Petit-módszerrel.................. 14 8. Vezetékek ellenállása........................................................ 16 9. Fény előállítása elektromos áram segítségével, fényforrások vizsgálata.............. 18 10. Ohm-törvénye.............................................................. 20 11. Félvezető eszközök.......................................................... 22 12. Áramvezetés gázokban, folyadékokban......................................... 24 13. Áramforrás tulajdonságainak vizsgálata......................................... 26 Szerzők: Hegedüs József, Puspán Ferenc Lektorálta: Dr. Walter József egyetemi adjunktus A kísérleteket elvégezték: Laczóné Tóth Anett és Máté-Márton Gergely laboránsok Készült a TÁMOP 3.1.3-10/2-2010-0012 A természettudományos oktatás módszertanának és eszközparkjának megújítása Kaposváron című pályázat keretében Felelős kiadó: Klebelsberg Intézményfenntartó Központ A tananyagot a Kaposvár Megyei Jogú Város Önkormányzata megbízása alapján a Kaposvári Városfejlesztési Nonprofit Kft. fejlesztette Szakmai vezető: Vámosi László laborvezető, Táncsics Mihály Gimnázium Kaposvár A fényképeket készítette: Szellő Gábor és Tamás István, Régió Média Bt. Tördelőszerkesztő: Parrag Zsolt, Ráta 2000 Kft. Kiadás éve: 2012, példányszám: 90 db VUPE 2008 Kft. 7400 Kaposvár, Kanizsai u. 19. Felelős vezető: Vuncs Rita Második javított kiadás, 2013
Fizika 10. osztály 2 1. Gay-Lussac I. törvénye Emlékeztető, gondolatébresztő Készítette: Puspán Ferenc Elméleti áttekintés: A hőtágulási folyamatok általában állandó nyomáson mennek végbe. A gázlángon melegített szilárd test, a nyitott edényben melegített víz, a nyitott csőben melegített gáz izobár állapotváltozáson megy át. Ez azt jelenti, hogy a nyomás állandó. A gázok izobár állapotváltozására Gay-Lussac törvénye érvényes. Ami azt jelenti, hogy a gáz térfogatváltozása egyenesen arányos a gáz hőmérsékletének a megváltozásával. V~T, vagyis a V/T=állandó. Hozzávalók (eszközök, anyagok) Melde-cső hőmérő hideg víz merülőforraló mérőedények vonalzó piros színű toll Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Helyezd a mm beosztású skálára erősített Melde-csövet a vízzel (kb. 20 fok) töltött nagy átmérőjű üveghengerbe, vagy üvegkádba! 2. A csőbe zárt levegő térfogatát a levegőoszlop hosszának az értékével arányítsd! A víz hőmérsékletét celsius fokban mérd! 3. A víz hőmérsékletét a merülő forralóval emeld 10 fokonként! A gáz pillanatnyi hőmérséklete a vízbe helyezett hőmérőn olvasd le! A higanyszint eltolódása jelzi, hogy a gáz hőmérsékletének növekedtével a térfogat is nő. Végezz legalább öt mérést és készíts táblázatot a hossz és hőmérséklet értékpárról! 4. A pontokra illesztett egyenes alapján állapítsd meg az elzárt légoszlop h 0 fokhoz tartozó levegő hosszát! 5. A légoszlop térfogatát mérő hosszúság csak keveset fog változni, emiatt ügyelj a mm skálán a pontos leolvasásra!
Feladatlap 3 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Fizika 10. osztály t( 0 C) h (mm) 1. mérés 2. mérés 3. mérés 4. mérés 5. mérés A gáz térfogatának hőmérsékletfüggése állandó nyomás mellett a V = V o + V o β t függvénnyel írható le. A mérési pontokra illesztett egyenes meredekségéből és a 0 C-ra extrapolált térfogatértékből V o és β meghatározható. A gázok β hőtágulási tényezője anyagi minőségtől független érték: 1/273. 1. Ábrázold grafikusan a bezárt levegő térfogatát a hőmérséklet függvényében! 3. A függőleges tengely beosztását hosszmérés után jelöld be! 4. A berajzolt egyenes csak minta, a mérési eredményeidet piros színnel rajzold meg! 5. Értelmezd a kapott grafikont és ehhez kapcsolódva fogalmazd meg Gay-Lussac I. törvényét! 6. A grafikon alapján határozd meg a levegő térfogati hőtágulási együtthatójának értékét! Add meg a mérés relatív hibáját, felhasználva a hőtágulási együttható táblázatból kikeresett irodalmi értékét! Feladat: Egy könnyen mozgó dugattyúval elzárt tartályban 27 0 C-on a gáz térfogata 50 dm 3. Ha felmelegítjük a gázt 33 0 C-ra, mekkora lesz a gáz térfogata. A hőmérsékletet kelvinbe kell megadni! Használd a V/T=állandó törvényszerűséget! Felhasznált irodalom RAJKOVICS Zsuzsa-FŐZY István (1988) Egyszerű kísérletek. Budapest, Oktatáskutató intézet. ISBN 9634040985. pp.80-81 http//meta_elte.hu/~phexp/doc/hot/3s3s2s2.htm ÁBRA: saját ötlet alapján.
Fizika 10. osztály 4 2. Szilárd test fajhőjének meghatározása Emlékeztető, gondolatébresztő Készítette: Puspán Ferenc A c fajhő az a hőmennyiség J-ban, amely az illető anyag 1 kg-jának hőmérsékletét 1 celsius fokkal növeli. Ugyanannyi J hőmennyiség szabadul fel, ha az illető anyag 1 kg-nak hőmérséklete 1 celsius fokkal csökken. Pl. a víz fajhője 4200 J/(kg 0 C). Hozzávalók (eszközök, anyagok) kaloriméter főzőpohár mérőhenger kémcső kémcsőfogó gázláng vagy villanymelegítő hőmérő mérleg keverő szilárd test (apró vas, ólomsörét, apró szegek, csavarok stb.) A víz tömege közel egyenlő legyen a fém tömegével! Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. A kaloriméterbe mérőhengerrel lemért m 1 tömegű vizet önts! 2. Állítsd bele a hőmérőt és a kavaróval addig keverd, amíg fel nem veszik a közös t 1 hőmérsékletet! Az apró darabokra vágott c fajhőjű anyag m 2 tömegét (kb. 0,3 kg) mérd le mérlegen, öntsd kémcsőbe és állítsd a kémcsőfogóval forrásban lévő vízbe, hogy felvegye a t 2 =100 0 C hőmérsékletet! 3. A kémcsövet hirtelen emeld ki a vízfürdőből, és öntsd a tartalmát a kaloriméterbe, vigyázva arra, hogy a meleg víz ne jusson a kaloriméterbe! A kaloriméter tartalmát keverd meg, és olvasd le a t k közös hőmérsékletet! 4. Az adatokat írd táblázatba! A szilárd test által leadott hőmennyiség: Q 2 =c m 2 (t 2 -t k ) A víz által felvett hőmennyiség: Q 1 =c 1 m 1 (t k -t 1 ) Ha a hőveszteségtől eltekintünk, akkor: Q 1 =Q 2 c m 2 (t 2 -t k )=c 1 m 1 (t k -t 1 ) c=c 1 m 1 (t k -t 1 )/m 2 (t 2 -t k ) A fenti összefüggés nem ad helyes mérési eredményt, mivel a kaloriméter hőkapacitását nem vettük figyelembe. A kaloriméter hőkapacitása: C=. A víz fajhője: c 1 =4200 J/(kg 0 C).
Feladatlap 5 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Fizika 10. osztály A kaloriméter és tartozékai, a hőmérő és a keverő (1. ábra), a hőfelvétel- és leadás során szintén változtatják hőmérsékletüket, ez befolyásolja a mérési eredményeket. A hőkapacitás megmutatja, hogy egységnyi hőmérsékletváltozáshoz mennyi hőmennyiség szükséges. Mértékegysége: J/ 0 C vagy J/K Mi az oka annak, hogy mindegy melyik mértékegységet használjuk?. Végezz három mérést és töltsd ki a táblázatot! m 1 (g) t 1 ( 0 C) m 2 (g) t 2 ( 0 C) t k ( 0 C) c (J/(kg K)) c átl (J/(kg K)) A fém fajhőjének (c) az értékét innen kifejezve: A fajhőre kapott eredményt hasonlítsd össze az irodalmi értékkel! Mi lehet az eltérés oka?.... Felhasznált irodalom ERDEI Imre- KAKUSZI László-KOCSIS Vilmos-VOZÁRY Pálné (1962). Munkafüzet a gimnáziumi mérési gyakorlatokhoz. Budapest, Tankönyvkiadó. pp. 82-83 ÁBRA: saját ötlet alapján.
Fizika 10. osztály 6 3. Folyadék fajhőjének meghatározása Készítette: Puspán Ferenc Emlékeztető, gondolatébresztő A fajhő megmutatja, hogy mennyi hőmennyiség szükséges 1 kg anyag 1 0 C-al való felmelegítéséhez. Mit jelent, hogy a fajhő ( jég) 2100 J/kg 0 C?... Mennyi energiát kell közölni 2 kg jéggel, hogy a hőmérséklete 1 0 C-al megváltozzék?... Mennyi energiát kell közölni 1 kg jéggel, hogy a hőmérséklete 2 0 C-al nőjön?... Miért mindegy, hogy 0 C-ban vagy 0 K-ben számolunk?... Hozzávalók (eszközök, anyagok) lombikok kaloriméter üvegkád főzőpohár hőmérő keverőpálca mérleg parafa borszeszégő petróleum víz Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Fémedényekben melegíts ugyanannyi vizet és petróleumot ugyanazzal a hőforrással! 2. Mérd meg a hőemelkedést mindkét esetben! Hasonlítsd össze a hőemelkedéseket! t víz =. t petróleum =.. 3. Milyen következtetést lehet levonni a fajhőre vonatkozólag? 4. Egyenletes hőforrással melegíts egy főzőpohárban vizet! 5. Percenként olvasd le a víz hőmérsékletét! Végezz négy leolvasást, és jegyezd le! 1:. 2:. 3:. 4:. 6. Milyen következtetést lehet levonni az adatokból?
Feladatlap 7 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Fizika 10. osztály Mérd meg az üres lombik tömegét (m lo ), majd félig töltsd meg petróleummal és végezd el a tömegmérést újra (m lo +m 1 )! A két tömeg különbsége adja a petróleum tömegét (m 1 ). m lo =... m lo +m 1 =... m 1 =... A lombikot helyezd egy melegvizes kádba ( kb. 60 0 C) vagy főzőpohárba, úgy, hogy majdnem ellepje és hőmérővel figyeld, hogy mikor alakul ki a közös hőmérséklet! Ha beáll a hőmérsékleti egyensúly, akkor a víz és a lombik hőmérséklete t 1. t 1 = Tedd egy nagyobb méretű kádba vagy főzőpohárba (m p ) t 2 hőmérsékletű (kb. 20 0 C) és m 2 tömegű vizet! Az előzőekben ismertetett módszerrel mérd meg a fizikai mennyiségeket! m p =. m p +m 2 = m 2 =... t 2 =... A víz fajhője: c 2 =4200 J/kg K A felmelegített folyadékot a lombikkal együtt helyezd a kádba vagy főzőpohárba, melynek aljára tegyél parafa dugókat! A melegebb rendszer energiát ad át, a hidegebb energiát vesz fel. Az egyensúly beálltakor a hőmérséklet t k. Folyamatosan figyeld, mikor áll be az egyensúly! t k =... A petróleum fajhőjét jelöld c-vel! Az üveg fajhője: c ü =830 J/kg 0 C A fajhő kiszámításakor figyelembe kell venni a lombik fajhőjét is. Ezt szem előtt tartva az összefüggés a következő. c= Hasonlítsd össze a táblázatbeli értékkel! Mi lehet az eltérés oka?.... m lo kg m lo +m 1 kg m 1 kg t 1 0 C m 0 kg m 0 +m 2 kg m 2 kg t 2 0 C t k 0 C Felhasznált irodalom Dr. CSADA Imre, CSEKŐ Árpád, JEGES Károly, ÖVEGES József, KÁDÁR Lajos (1950) Fizikai kísérletek és eszközök. Budapest, Közoktatásügyi Kiadóvállalat. http://metal.elte.hu/~phexp/doc/hot/j4s7.htm http://www.google.hu/search?q=lombik&hl=hu&prmd=imvnslfd&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=x&ei=3yvtt7abc8yxsgas37im Dw&ved=0CHgQsAQ&biw=1280&bih=892 ÁBRA: saját ötlet alapján.
Fizika 10. osztály 8 4. A jég olvadáshőjének mérése Készítette: Puspán Ferenc Emlékeztető, gondolatébresztő A mérés elmélete: Az olvadáshő az a hőmennyiség J-ban mérve, amely szükséges ahhoz, hogy valamely szilárd test 1 kilógrammja az olvadási ponton cseppfolyóssá váljék. Ugyanannyi J hőmennyiséget ad le valamely folyadék 1 kilogrammja, ha a fagyási ponton szilárd halmazállapotba megy át. (fagyási hő) A jég és víz közötti termikus kölcsönhatás alapján a jég olvadáshőjének meghatározása. Digitális mérleggel történő mérés gyakorlása. Hozzávalók (eszközök, anyagok) digitális mérleg főzőpohár jég hőmérő kaloriméter keverő pálca itatóspapír mérőhenger víz Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Tegyél az üres kaloriméterbe, mérőhengerrel, vagy digitális mérleggel lemért m 1 tömegű langyos vizet és olvasd le a kaloriméter hőmérőjéről a víz t 1 hőmérsékletét a hőmérséklet kiegyenlítődése után! Ha a jeget a szokásos módon mérnénk le, akkor tömege csökkenne az olvadás és szublimáció miatt, ezért a következő módon kell eljárni. 2. Digitális mérlegen tárázd ki a kb. 2/3 részig töltött vízzel a kalorimétert tartozékaival együtt! A kiadott jégkockáról itasd le a vizet, és tedd a már száraz jeget a kaloriméterbe! Állandó kevergetés közben figyeld a kaloriméter hőmérőjét és olvasd le az elért legalacsonyabb hőmérsékletet! Ezt a hőmérséklet tekintjük közös hőmérsékletnek (t k ). A kalorimétert helyezd újra a mérlegre, a mutatott érték lesz a jég m 2 tömege! A jég a hűtőszekrényből kerüljön a kaloriméterbe, mert így a jég t 2 hőmérsékletéül a hűtőszekrényben mért hőmérsékletét fogadhatjuk el! Ha ismert C hőkapacitású kaloriméterben lévő m 1 tömegű, t 1 hőmérsékletű vízbe m 2 tömegű, t 2 hőmérsékletű jeget teszünk, a jég megolvad. Ha a beálló közös hőmérsékletet t k -val jelöljük, akkor a jég olvadáshője meghatározható: L 0 a jég olvadáshőjét, c 1 a víz, c 2 a jég fajhőjét jelöli. C=...
Feladatlap Végezz három mérést! 9 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Fizika 10. osztály t 1 ( 0 C) m 1 (kg) t 2 ( 0 C) m 2 (kg) t k ( 0 C) L 0 (J/kg) L 0, átl (J/kg) Számold ki a jég olvadáshőjét az alábbi adatokból: A kaloriméterben m 1 =700 g víz van, hőmérséklete t 1 =36 0 C. A kaloriméter hőkapacitása C=100 J/ 0 C. Tégy a kaloriméterbe m 2 =90 g, - t 2 =18 0 C hőmérsékletű jeget! A beálló közös hőmérséklet t k =22 0 C. A víz fajhője c 1 =4200 J/(kg 0 C), a jég fajhője c 2 =2100 J/(kg 0 C). Elemezd a mérés hibaforrásait!...6...6 Mit mutat meg az olvadáshő?...6...6 Felhasznált irodalom ERDEI Imre (1970) A gimnáziumi fizikai mérési gyakorlatok. Budapest, Tankönyvkiadó vállalat. pp. 85-86. ÁBRA: saját ötlet alapján.
Fizika 10. osztály 10 5. Boyle-Mariotte-törvény igazolása Melde csővel Emlékeztető, gondolatébresztő Készítette: Puspán Ferenc Elméleti áttekintés: A Boyle-Mariotte törvény állandó tömeg és állandó hőmérséklet esetén kimondja, hogy a nyomás és térfogat fordítva aránylik. p V=állandó. A levegő nyomása 105 kpascal nagyságú, amely megfelel kb. 76 Hgcm-nek. Használjuk a Hgcm mértékegységet a későbbiek során is, mivel a nyomást higany oszloppal változtatjuk. Hozzávalók (eszközök, anyagok) kb. 1 m hosszú kapilláris üvegcső közepén kb. x=15-20 cm hosszú egybefüggő higanydugóval tartóállvány bilinccsel rögzíthető és forgatható mm beosztású rúd szögmérő barométer Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Állítsd a csövet szájával vízszintesen és mérd le a bezárt gázoszlop l 1 hosszát! (amely arányos a gáz térfogatával) A mért adatot jegyezd le a táblázatba! Ebben az esetben a légnyomás 76 Hgcm. Sorszám Térfogat Nyomás p V (V~l 1 )) (Hgcm) (cm) 1. mérés 2. Állítsd a csövet szájával függőlegesen felfelé (90 ) és olvasd le a légoszlop hosszát! A mért adatot jegyezd le a táblázatba! Ez esetben a gáz nyomása a külső légnyomás és a Hg oszlop nyomásának összege. Sorszám Térfogat Nyomás p V (V~l 2 )) (Hgcm) (cm) 2. mérés 3. Állítsd a csövet szájával függőlegesen lefelé (-90 ) és olvasd le a légoszlop hosszát! A mért adatot jegyezd le a táblázatba! Ez esetben a gáz nyomása a külső légnyomás és a Hg oszlop nyomásának különbsége. Sorszám Térfogat Nyomás p V (V~l 3 )) (Hgcm) (cm) 3. mérés
Feladatlap 11 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Fizika 10. osztály Hasonlítsd össze a három mérés p V eredményét! Mi okozhatja az eltérést? Röviden válaszolj!...... Gyakorlati alkalmazás: a légnyomás mérése Melde csővel. A Boyle-Mariotte törvény ismeretének feltételezésével Melde csővel végzett mérés adataiból kiszámíthatjuk a külső légnyomást. Ha ugyanis a függőlegesen lefelé, illetve felfelé álló Melde csőben elzárt légoszlop magassága l 1, illetve l 2 cm, és a higanydugó hossza x cm, akkor a Boyle-Mariotte törvény értelmében l 1 (p 0 -x)=l 2 (p 0 +x). Innen a Hgcm egységben mért külső p 0 légnyomás kifejezhető. Hasonlítsd össze a számított eredményt a barométer által mutatott értékkel! Mi okozhatja az eltérést? Röviden válaszolj!...... Feladat haladóknak! Ismételd meg az első mérést a következő szögekkel és töltsd ki a táblázatot! p 0 =..Hgcm x=..cm Sorszám α x sinα p=p 0 +xsinα l p l 1. mérés 60 0 2. mérés 30 0 3. mérés -30 0 4. mérés -60 0 Milyen következtetést lehet levonni az utolsó oszlop eredményeiből? Miért jobb az utóbbi mérés, mint a függőleges irányú mérések?... Felhasznált irodalom FŐZY István, RAJKOVICS Zsuzsa (1988) Egyszerű kísérletek. Budapest, Oktatáskutató intézet. pp.76-78. ÁBRA: saját ötlet alapján.
Fizika 10. osztály 12 6. A só oldáshőjének meghatározása Készítette: Puspán Ferenc Emlékeztető, gondolatébresztő Szilárd testekből kétféle módon is lehet cseppfolyós halmazállapotú anyagot előállítani. Az egyik lehetőség, hogy hőközléssel állandó hőmérsékleten válik a szilárd halmazállapotú anyag folyékonnyá. Ilyenkor olvadásról beszélünk. Mondj példát a fenti jelenségre! A másik lehetőség, hogy oldószert használunk annak érdekében, hogy a szilárd halmazállapotú anyagból folyékony halmazállapotú legyen. Ilyenkor oldódásról beszélünk. Pl. Ha a teába cukrot teszünk, a cukor a feloldódás után megédesíti a reggeli italunkat. Mondj másik példát a a fenti jelenségre! Hogyan lehet felgyorsítani az oldódást? Hozzávalók (eszközök, anyagok) ammonium nitrát (NH 4 NO 3 ) manométer fixirsó só kaloriméter lombik gumicső U alakú cső függőleges tartóállvány borszeszégő keverőpálca víz mérleg hőmérő Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. kísérlet: Tegyél 100 gramm vizet főzőpohárba és oldjál benne 100 gramm ammonium nitrátot (NH 4 NO 3 )! Keverd meg az oldatot 1 cm 3 vizet tartalmazó kémcsővel! A kémcsőben lévő víz megfagy. Ha hűtőszekrényben tárolt vízben oldjuk a sót, úgy a víz fagyása valószínűbb. Mi lehet a fagyás oka? 2. kísérlet: Tegyél lombikba egyforma mennyiségű fixirsót és vizet! A lombik száját lyukas gumidugó és egy cső segítségével kösd össze egy manométerrel! Hogyan változik a manométerben a folyadék szintje? Mi a változás oka?
Feladatlap 13 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Fizika 10. osztály Mérés: a só oldáshőjének meghatározása Megjegyzés: A víznek nem szükséges melegnek lenni, a só oldása alig függ a folyadék hőmérsékletétől, ellentétben a cukorral. Végezd el a következő méréseket és töltsd ki a táblázatot! Mérd meg a kaloriméter tömegét! m k =... Tölts bele kb. 300 gramm vizet és mérd meg a tömegüket! m k +m v =... A két tömeg különbsége adja a víz tömegét. m v =... Mérd le a víz hőmérsékletét! t v =... A kaloriméter hőkapacitása: C=...(a mérés vezetője megadja) A vizsgálandó só tömege (legyen kb. 15 gramm) m s Tegyél sót a vízbe és folyamatosan keverd addig, amíg a hőmérő higany szála már nem süllyed tovább! Olvasd le a közös hőmérséklet! t k =... A feloldódáshoz szükséges energiát a víz, a kaloriméter és a só lehűlése adja. A víz fajhője: c v =4200 J/kg K Végezd el a számítást! S.I. mértékrendszert használj! m k (kg) m k +m v (kg) m v (kg) t v ( 0 C) C (J/ 0 C) m s (kg) t k ( 0 C) L (J/kg) Felhasznált irodalom FŐZY István, RAJKOVICS Zsuzsa (1988) Egyszerű kísérletek. Budapest, Oktatáskutató intézet. pp. 97. ÁBRA: saját ötlet alapján.
Fizika 10. osztály 14 Készítette: Puspán Ferenc 7. A folyadék hőtágulásának meghatározása Dulong-Petit-módszerrel Emlékeztető, gondolatébresztő A folyadékok melegítésénél csak térfogati hőtágulásról beszélhetünk, mivel meghatározott alakjuk nincs. A mérést nehezíti, hogy a folyadék tényleges tágulása - V - nehezen mérhető, hiszen a melegítés hatására a tartóedény térfogata is változik. Ha beszámítjuk az edény térfogatváltozását, akkor megkapjuk a folyadék valódi térfogatváltozását. A folyadékok valódi hőtágulásának, azaz a folyadék tényleges hőtágulási együtthatójának a meghatározására 1818-ban két francia fizikus, Pierre Louis Dulong (1785-1838) és Alexis-Thérese Petit vállalkozott (1791-1820). Olyan egyszerű módszert dolgoztak ki, amelynél az edény alakjának és térfogatának a változása a mérést nem befolyásolja. Hozzávalók (eszközök, anyagok) sarkosan meghajlított U alakú üvegcső-manométer 2 db kb. 80 cm-es üvegcső 2 db kb. 90 cm-es vastagabb üvegcső gumidugóval 1 db 20 cm-es gumicső 0 fokos jég 100 fokos víz mérőszalag vagy vonalzó petróleum tartóállvány bilincsek hőmérő Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. A két csövet gumicsővel összekötve U alakú rendszert kapunk. A csövek hossza kb. 80 cm, az átkötő gumiszár kb. 15 cm. 2. A két függőleges szárra kifúrt gumidugót, majd erre két vastagabb üvegcsövet húzz úgy, hogy azok koncentrikusan fogják körül a manométer két szárát! Az eljárásban egy közlekedőedény egyik szárát olvadó jéggel, a másik szárát forrásban levő vízzel vették körül. Ennek következtében a két szárban levő folyadék sűrűsége, s ezzel együtt az oszlopok magassága is megváltozott. Mivel a közlekedőedényeknél az egyes szárakban egyenlők a hidrosztatikai nyomások, a különböző sűrűségek fordítottan arányosak. A folyadék legyen petróleum, mert az jó hőtáguló! Kezdeti állapotban a folyadékszintek egy magasságban vannak, de egyre jobban eltolódnak, majd néhány perc múlva nem változik a szintek különbsége. 3. Olvasd le a két szár folyadékszintjének különbségét, és írd fel a hidrosztatikai nyomások egyenlőségét kifejező egyenletet! A folyadék térfogati hőtágulási együtthatójának meghatározását ezzel a módszerrel hosszúságok mérésére lehet visszavezetni. 4. Ha a szárak hűtése és fűtése nem a cső alján történik, a hőmérséklet nem egyforma a szárakban, ezért az összefüggés csak közelítő értéket ad.
Feladatlap 15 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Fizika 10. osztály A mérést egyszer végezd el és számítsd ki a petróleum hőtágulási együtthatóját! Hasonlítsd össze a táblázatbeli értékkel! A táblázatbeli érték:. Mi okozhatja az eltérést?... Ismételd meg a mérést alkohol esetén! A táblázatbeli érték:. h 0 =. h= t=. β=.. h 0 =. h= t=. β=.. Felhasznált irodalom http://www.bgrg.hu/files/fiz/fizikaweblap/hotan/homerseklethomennyiseghotagulas.html http://metal.elte.hu~phexp/doc/hot/j3s2s4.htm BAKUSINSZKIJ V. (1951) A középiskolai fizikai gyakorlatok megszervezése. Budapest, Közoktatásügyi Kiadóvállalat. ERDEI Imre (1970) A gimnáziumi fizikai mérési gyakorlatok. Budapest, Tankönyvkiadó vállalat. ÁBRA: saját ötlet alapján.
Fizika 10. osztály 16 8. Vezetékek ellenállása Emlékeztető, gondolatébresztő Készítette: Hegedüs József A fémvezetők ellenállását vizsgálva megállapíthatjuk, hogy bennük az elektronok nem teljesen akadálytalanul haladnak. A fém szerkezetéből adódóan, a benne áramló elektronok ütköznek a fémrácsot alkotó részecskékkel. Ezek hatására az elektronok nem gyorsulhatnak fel fénysebességre, hanem beáll egy bizonyos áramlási sebesség. Egy hétköznapi zseblámpában például az elektronok áramlási sebessége kb. 7,5 µm/s. Ám az őket mozgató elektromos mező fénysebességgel terjed a vezetőben. A vezeték ellenállását a hőmérséklet is befolyásolja. Minél magasabb az anyag hőmérséklete annál intenzívebben rezegnek a fémet alkotó részecskék, ezáltal egyre nagyobb mértékben akadályozzák az elektronok áramlását. A teljesen tiszta vezetőkben a 0 K felé tartva a vezeték ellenállása megszűnik. Ezt nevezzük szupravezetésnek. Mi állandó hőmérsékleten vizsgájuk a vezetékek ellenállását. Az eddigi megfigyelések alapján a vezeték hossza, és keresztmetszete befolyásolja az ellenállását. Az alábbi összefüggés szerint: R= ρl/a ahol, R a vezeték ellenállása, ρ az anyagi minőségre jellemző állandó (fajlagos ellenállás), l a vezeték hossza, és A a vezeték keresztmetszete. Méréseink során ennek a képletnek a segítségével fogjuk meghatározni különböző huzalok ellenállását, valamint anyagi minőségét. Hozzávalók (eszközök, anyagok) 3 db 100 cm hosszú 0,3 mm átmérőjű konstantán huzal 5 db 100 cm hosszú 0,3 mm átmérőjű ismeretlen anyagú huzal áramforrás (1,5V) multiméter kapcsoló vezeték Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Állítsd össze az ábrán szereplő kapcsolást! Kapcsolj rá feszültséget és mérd meg a rajta átfolyó áramerősséget! Az adatokat jegyezd fel a táblázatba! Számítsd ki az adatok ismeretében a vezeték ellenállását a fajlagos ellenállás segítségével, valamint ohm törvényével! Hasonlítsd össze a két eredményt! 2. Végezd el a mérést az első pontban használt huzal hosszának kétszeresével és háromszorosával (soros kapcsolás)! Adataidat írd be a táblázatba! Majd az első pontban alkalmazott vezeték keresztmetszetének a kétszeresét, valamint háromszorosát véve ismét végezd el a kísérletet (párhuzamos kapcsolás)! Adataidat írd be a táblázatba! Válaszold meg a kérdéseket! 3. Cseréld ki az ismert huzalt egy ismeretlenre, majd kapcsolj rá feszültséget, és mérd meg az áramerősséget! Az adatok ismeretében határozd, meg milyen anyagból van a vezető! Végezd el a többi huzalon is a mérést! Az anyagok meghatározásához használd a táblázatot!
Feladatlap 17 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Fizika 10. osztály 1, Konstantán huzal: Hossza átmérő keresztmet- Feszültség áramerősség (m) (mm) szet (mm 2 ) (V) (A) Miből adódhat az eltérés a két ellenállásérték között? 2, vezeték keresztmet- feszültség áramerősség hossza (cm) szet (mm 2 ) (V) (A) 100 0,2826 1,5 200 0,2826 1,5 300 0,2826 1,5 100 0,5652 1,5 100 0,8478 1,5 Hogyan függ a vezető ellenállása a hosszától? Hogyan függ a vezető ellenállása a keresztmetszetétől? Hányszorosára nő a vezeték ellenállása, ha ugyanannyi anyagmennyiségből kétszer olyan hosszú vezetéket készítünk? (pl: egy négyzet keresztmetszetű huzalt hosszában kettévágunk és összeforrasztjuk a két darabot)... 3, vezeték átmérő feszültség áramerősség fajlagos ellen- anyagi hossza (cm) (mm) (V) (A) állás (Ωm) minőség 100 0,3 1,5 100 0,3 1,5 100 0,3 1,5 100 0,3 1,5 100 0,3 1,5 1. ábra 2. ábra 3. ábra 4. ábra 5. ábra 6. ábra Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján. Felhasznált irodalom
Fizika 10. osztály 18 Készítette: Hegedüs József 9. Fény előállítása elektromos áram segítségével, fényforrások vizsgálata Emlékeztető, gondolatébresztő A hétköznapokban az elektromos áram egyik leggyakoribb felhasználása a világítás. Már Edison 1879- ben is világításra használta az áramot. Napjainkra a korabeli szénszálas izzók már igen csak elavultnak tűnnek, pedig nem is oly régen volt még. A technikai fejlődés hihetetlen ütemet diktál. A wolframszálas izzóktól a korszerűnek vélt fénycsöveken keresztül, már megjelent a LED világítás. Kísérletünk célja nem az, hogy meghatározzuk melyik fényforrás a legkorszerűbb, csak kaphatunk egy áttekintést a különböző fényforrások tulajdonságairól. A wolframszálas izzóknál, mindenképpen meg kell említenünk az Egyesült Izzólámpa és Villamossági Rt. (mai nevén TUNGSRAM) magyar vállalkozást, ugyanis a világon először itt kezdték el gyártani, a mára már széles körben elterjedt wolframszálas izzót. Hozzávalók (eszközök, anyagok) wolframszálas izzó (220V/50W) kompakt fénycsöves izzó (220V/21W) hagyományos fénycső (220V/ 35W) LED izzó (220V) foglalat áramforrás vezetékek multiméter Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Mérd meg mindegyik fényforráson átfolyó áram erősségét! 2. Vizsgáld meg a fényforrások fényerejét, a meghatározott szempontok alapján!
Feladatlap 19 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Fizika 10. osztály 1. Elektromos teljesítmény adatok: fényforrások feszültség (V) áramerősség (A) teljesítmény (W) wolframszálas izzó kompaktfénycsöves izzó fénycső led lámpa fényforrások látszólagos fény minősége fény fény színe fényerősség fókuszáltsága wolframszálas izzó kompaktfénycsöves izzó fénycső led lámpa Szempontok a táblázathoz: Látszólagos fényerősség: értékelés 1-10, 1 gyenge fény, 10 nagyon erős fény Fény minősége: értékelés 1-10, 1 szem számára zavaró fény, 10 szem számára kellemes fény (például szívesen olvasnál-e, vagy nézegetnél képeket az adott fénynél?) Fény fókuszáltsága: értékelés:1-10, 1 pontszerűen fókuszált fény, 10 teljesen szórt fény (pl. teremvilágításnál jobb a szórt fény, mint az erősen fókuszált) Fény színe: értékelés: az általad látott szín (pl: fehér, sárga stb) A táblázatban állítsd sorrendbe a fényforrásokat a megadott szempontok alapján! szempontok sorrend 1. 2. 3. 4. 5. gazdaságosság fény színe fény minősége fókuszáltság Te milyen szempontot (szempontokat) tartasz fontosnak fényforrás vásárlásakor?...... Milyen típusú izzót választanál otthonod megvilágítására?...... Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján. Felhasznált irodalom
Fizika 10. osztály 20 10. Ohm-törvénye Emlékeztető, gondolatébresztő Készítette: Hegedüs József Georg Simon Ohm állapította meg először, hogy egy vezetőre eső feszültség és a rajta átfolyó áramerősség egyenesen arányos. Hányadosuk a fogyasztóra jellemző állandó. Jele: R. Mértékegysége: 1Ω (ohm). Az összefüggést Ohm törvényének nevezzük. A hétköznapokban használt galvánelemekkel készített áramkörök esetén a töltéseknek nem csak az áramforráshoz kapcsolt ellenálláson kell áthaladnia, hanem magán az áramforráson is. Mivel a töltések nem akadálytalanul jutnak át az elemen, ezért ezeknek is van ellenállásuk. A galvánelemek ellenállását belső ellenállásnak (R b ) nevezzük. A terheletlen elem kapcsain mérhető feszültséget üresjárási feszültségnek, (U 0 ) más néven elektromotoros erőnek nevezzük. Egy egyszerű áramkör esetén a töltések áthaladnak a külső (R k ) és a belső ellenálláson is. Tekinthetjük úgy, hogy e két ellenállás sorosan van kapcsolva. A rajtuk átfolyó áram erősségét az U 0 I= R k +R b összefüggés írja le. Hozzávalók (eszközök, anyagok) ismert ellenállás (10Ω,50Ω,100Ω) változtatható feszültségű áramforrás multiméter galvánelem(3db, 1,5V különböző elhasználtsággal) Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Kapcsolj változtatható feszültségű áramforrást az ellenállásra! Növeld az ellenállásra eső feszültséget 0 V-tól 50 V-ig 5 V-onként, és mérd meg a rajta átfolyó áramerősséget! Az adatokat jegyezd táblázatba, majd végezd el a mérést további 2 ellenállással is! Az eredményeket ábrázold a grafikonon! 2. Mérd meg a galvánelemek üresjárási feszültségét (elektromotoros erejét), majd állíts össze egy egyszerű áramkört, az elem és a 100 ohmos ellenállás felhasználásával! Mérd meg az áramkörben folyó áramerősséget! Végezd el a mérést további két galvánelemmel! Töltsd ki a táblázatot!
Feladatlap 21 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Fizika 10. osztály 1. mérések: feszültség 1. ellenállás 2. ellenállás 3. ellenállás U (V) I (A) I (A) I (A) 1. 5 2. 10 3. 15 4. 20 5. 25 6. 30 7. 35 8. 40 9. 45 10. 50 Határozd meg az 1. ellenállás értékét:.. Határozd meg az 2. ellenállás értékét:.. Határozd meg az 3. ellenállás értékét:.. 2. galvánelem: Elektromotoros áramerősség Külső ellenállás belső ellenállás erő (V): (A) (Ω) (Ω) 1. 100 2. 100 3. 100 Méréseink alapján az elhasználódott elemek..... nem, vagy alig változott, de a. nagymértékben megnőtt. 1. ábra 2. ábra Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján. Felhasznált irodalom
Fizika 10. osztály 22 11. Félvezető eszközök Emlékeztető, gondolatébresztő Készítette: Hegedüs József A félvezető anyagok a vezetők és a szigetelők közé sorolhatók vezetőképességük alapján. Bizonyos tiszta kristályrácsú félvezetők, külső hatásra változtatják meg vezetési képességeiket. A fény hatására vezetővé váló anyagokat fotoellenállásnak, a hő hatására vezetővé váló anyagokat termisztoroknak nevezzük. Ha szennyezett kristályrácsú anyagokat vizsgálunk, akkor azt tapasztaljuk, hogy vezetővé válnak. Két típusa van a szennyezett félvezetőknek. Az n-típusú félvezetőkben a szabad elektronok vezetnek, a p-típusú félvezetőkben a pozitív lyukak vezetnek. Félvezető eszközök: Ha egy n-típusú és egy p-típusú félvezetőt összeépítünk, akkor egy úgynevezett kétrétegű félvezetőt, más néven diódát kapunk. Tulajdonságuk, hogy csak az egyik irányban vezetnek, a másik irányban szigetelnek. A diódák legfőbb gyakorlati alkalmazása a váltakozó feszültség egyenirányítása. De vannak fénykibocsájtó diódák (LED), a fény hatására elektronokat megmozgató diódák a napelem alapvető alkatrészei. A háromrétegű félvezetőt tranzisztornak nevezzük. Két féle tranzisztor van pnp és npn típusú. A három réteg kivezetéseinek elnevezése: emitter, bázis, kollektor. A gyakorlatban az áramkörökben az elektromos jelek erősítésére alkalmazzák a tranzisztorokat. Hozzávalók (eszközök, anyagok) Tanári kísérlethez: transzformátor (1200/300) Graetz- féle kapcsolás (4 db dióda) kondenzátor Tanulóknak: tanulókísérleti csomag áramforrás (4,5 V) fototranzisztor tranzisztor változtatható ellenállás LED kapcsoló Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Az 1. ábrán látható kapcsolás segítségével egyenirányítsd a váltakozó feszültséget! Magyarázd el a Graetz-féle kapcsolás működését! Mérd meg a feszültséget oszcilloszkóp segítségével először az A és B pontok között, majd a C és D pontok között! Ábrázold mindkét esetben a feszültséget az idő függvényében! 2. Kapcsolj az előbbi kapcsoláshoz egy kondenzátort a C és D pontokhoz! Ismét mérd meg oszcilloszkóp segítségével a feszültséget a C és D pontok között, majd ábrázold grafikonon a feszültséget az idő függvényében! 3. Állítsd össze a 2. ábrán látható alkonykapcsolót, s magyarázd el működését!
Feladatlap 23 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Fizika 10. osztály 1. A Graetz- féle kapcsolás működése:... 2. Mi változott a kondenzátor bekötésével?... 3. Hogyan működik az alkonykapcsoló?... Mi a szerepe a kapcsolásban a tranzisztornak?... 1. ábra 2. ábra Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján. Felhasznált irodalom
Fizika 10. osztály 24 12. Áramvezetés gázokban, folyadékokban Emlékeztető, gondolatébresztő Készítette: Hegedüs József Különböző folyadékokon elektromos áramot átvezetve azt tapasztaljuk, hogy bizonyos folyadékok vezetik az elektromos áramot, mások viszont nem. Az oldatok általában jó vezetők. A sók, savak, bázisok vizes oldatait elektrolitoknak nevezzük. A folyadékokba merülő vezetőket elektródáknak nevezzük. A pozitív elektróda az anód, a negatív a katód. A folyadékok áramvezetése során az elektródákon anyag válik ki. Ezt a jelenséget nevezzük elektrolízisnek. Az elektrolízis törvényeinek felfedezése Faraday munkásságához fűződik. Többek között sikerült megállapítania az elemi töltés nagyságát. Az oldatokban az áramot az ionok vezetik, eltérően a fémes anyagoktól, ahol a szabadon mozgó elektronok vezetik az áramot. Az ionok az elektródákon elektront vesznek fel, vagy adnak le, így atomi állapotban kiválnak az elektródákon, vagy gáz formájában eltávoznak a folyadékból. A gázokban az áramvezetés hasonló a folyadékokéhoz. A gázokban szintén az ionok vezetik az áramot. A gázokban lévő ionok mennyisége határozza meg, hogy jó vagy rossz vezető a gáz. Például gyertyaláng közelében a feltöltött elektroszkóp igen hamar elveszíti töltéseit. De az ilyen vezetés nem látványos. Azonban ha a gáz bizonyos részein felhalmozódnak az azonos nemű töltések, ezáltal nagy feszültség alakul ki ezen térrészek között. Ekkor kialakult elektromos mező hatására a gázban jelen lévő ionok gyorsulni kezdenek és ütköznek a gáz többi részecskéjével, amiket gerjesztenek, vagy ionizálnak. Az ionizált részecskék tovább ionizálnak és létrejön egy lavinaszerű folyamat, ami már igen csak látványos. Ilyen például a villám. A folyamatot pedig ütközési ionizációnak nevezzük. Ezeket hang és fényhatás kíséri. A gázok áramvezetésének gyakorlati alkalmazása a fényhatásokkal függenek össze. Például a fénycső. Hozzávalók (eszközök, anyagok) 3db 1,5V, 3db 4,5V, 3db 9V feszültségű galvánelemek (10%, 50%,100% állapotúak) multiméter 100Ω ellenállás vezetékek Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Állítsd össze az ábrán látható kapcsolást, majd a rendelkezésre álló különböző sótartalmú folyadékokkal (0 %, 5 %, 10 %,15 %, 20%) mérd meg a folyadékokon átfolyó áram erősségét! Az eredményeidet jegyezd fel a táblázatba! 2. Mérd meg az ismeretlen sótartalmú folyadékon átfolyó áram erősségét! A mért adatot jegyezd fel a táblázatba! Becsüld meg a folyadék sótartalmát! 3. Különböző, rendelkezésre álló folyadékokról, állapítsd meg, hogy vezetők-e vagy szigetelők! Töltsd ki a táblázatot! 4. Hozz létre Van de Graaff-generátor segítségével ívkisülést! Válaszolj a kérdésekre!
Feladatlap 25 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Fizika 10. osztály 1. folyadék sótartalma áramerősség (ma) 0% 5% 10% 15% 20% 2. Ismeretlen koncentrációjú folyadékon áthaladó áramerősség: Becsült sótartalom:. 3. folyadék vezetőképesség szigetelő gyengén vezető jó vezető csapvíz desztillált víz sós víz réz-szulfát oldat étolaj glicerin alkohol A folyadékokban milyen részecskék továbbítják az áramot?... Mit történik az elektródákkal a folyamat során?... 4. Figyeld meg a generátor által létrehozott szikrát! A levegő vezető vagy szigetelő? Írj rá példákat!......... A szikra értelmezése alapján próbálj magyarázatot adni a fénycsövekben világító gázok működésére!...... Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján. Felhasznált irodalom
Fizika 10. osztály 13. Áramforrás tulajdonságainak vizsgálata Emlékeztető, gondolatébresztő A galvánelemek működése kémiai folyamatokon alapul. Elsőként Faraday kezdte vizsgálni a különböző folyadékok áramvezetési képességeit, és ennek révén jutott el a ma is használatos galvánelemek megalkotásához. Léteznek nem újratölthető galvánelemek, melyeket egyszerűen elemnek nevezünk, és léteznek újratölthető galvánelemek, melyeket akkumulátoroknak nevezünk. Ezen áramforrások ma már a mindennapjaink részévé váltak. Számtalan helyen találkozhatunk velük, kezdve az autót beindító akkumulátortól a mindenki zsebében megtalálható mobiltelefon akkumulátoráig. Ezen galvánelemek szerkezeti felépítése eltérő lehet, összetétele sok esetben gyártási titoknak minősül, de mindegyik működésének az alapja valamilyen kémiai reakció. Ez a kísérlet arra próbál rámutatni, hogy mi történik egy közönséges elemmel, ha folyamatos használat során elhasználódik. Számításainkhoz használjuk fel a rövidzárlati áram kiszámításhoz ismert összefüggést: Valamint Ohm törvénye teljes áramkörre: 26 U 0 I= R k +R b Készítette: Hegedüs József I max = U 0 R b Hozzávalók (eszközök, anyagok) 3db 1,5V, 3db 4,5V, 3db 9V feszültségű galvánelemek (10%, 50%, 100% állapotúak) multiméter 100Ω ellenállás vezetékek Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Mérd meg a különböző galvánelemek üresjárási feszültségét, (elektromotoros erejét)! A méréseidet jegyezd fel a táblázatba! 2. Mérd meg az elemek rövidzárlati áramát! A mérést nagyon rövid ideig végezd, mert az elem tönkre mehet és károkat okozhat! Az eredményeket írd be a táblázatba! 3. Számítsd ki a rövidzárlati áram és az elektromotoros erő hányadosaként a galvánelem belső ellenállását. Majd ezt jegyezd fel a táblázat megfelelő oszlopába! 4. A 100Ω-os ellenállással alkotott egyszerű áramkörben mérd meg az áramerősséget! Az eredményeket írd be a táblázatba! 5. Alkalmazd Ohm törvényét teljes áramkörre, és segítségével számítsd ki a galvánelemek belső ellenállását! 6. Hasonlítsd össze a két eredményt, majd számítsd ki az eltéréseket! Töltsd ki a táblázat további mezőit! 7. Válaszold meg a kérdéseket!
Feladatlap 27 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Fizika 10. osztály 1. galvánelemek: elektromotoros rövidzárlati belső áramkörben belső erő, áram, ellenállás, folyó áram, ellenállás, U 0 (V) I max (A) R b (Ω) I (A) R b (Ω) 1. 1,5V (10%) 2. 1,5V (50%) 3. 1,5V (100%) 1. 4,5V (10%) 2. 4,5V (50%) 3. 4,5V (100%) 1. 9V (10%) 2. 9V (50%) 3. 9V (100%) 2. A különböző elhasználódottságú galvánelemek. nem vagy csak nagyon kis mértékben változott, de a... nagymértékben megnőtt. Ha az elemeket sorosan kapcsoljuk, akkor elérhető nagyobb feszültségű áramforrás is. Mi történik, ha elhasználódott elemeket kapcsolunk sorba?... A méréseink során a rövidzárlati áram mérésekor, ha túl hosszú ideig végezzük a mérést az elem felmelegszik. Mi az oka?... Miért mutatja az áramforrás elektromotoros erejét a műszer, ha csak egy voltmérőt csatlakoztatunk hozzá? 6 Mit kell tennünk a már elhasználódott, tönkrement elemekkel, akkumulátorokkal?... 1. ábra 2. ábra 3. ábra Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján. Felhasznált irodalom
A laboratóriumi munka rendje 1. A laboratóriumi helyiségben a gyakorlatok alatt csak a gyakorlatvezető tanár, a laboráns, illetve a gyakorlaton résztvevő tanulók tartózkodhatnak. 2. A teremben tartózkodó valamennyi személy köteles betartani a tűzvédelmi és munkavédelmi előírásokat. 3. A gyakorlat végeztével a tanulók rendbe teszik a munkaterületüket, majd a gyakorlatvezető tanár átadja a laboránsnak a helyiséget. A csoport ezek után hagyhatja el a termet. 4. A laboratóriumot elhagyni csak bejelentés után lehet. 5. A gyakorlaton részt vevők az általuk okozott kárért anyagi felelősséget viselnek. 6. Táskák, kabátok tárolása a laboratórium előterének tanulószekrényeiben megengedett. A terembe legfeljebb a laborgyakorlathoz szükséges taneszköz hozható be. 7. A laboratóriumi foglalkozás során felmerülő problémákat (meghibásodás, baleset, rongálás, stb.) a gyakorlatvezető tanár a laborvezetőnek jelenti és szükség szerint közreműködik annak elhárításában és a jegyzőkönyv felvételében. Munkavédelmi és tűzvédelmi előírások a laboratóriumban Az alábbi előírások minden személyre vonatkoznak, akik a laboratóriumban és az előkészítő helyiségben tartózkodnak. A szabályok tudomásulvételét aláírásukkal igazolják, az azok megszegéséből eredő balesetekért az illető személyt terheli a felelősség. 1. Valamennyi tanulónak kötelező ismerni a következő eszközök helyét és működését: - Gázcsapok, vízcsapok, elektromos kapcsolók - Porraloltó készülék, vészzuhany - Elsősegélynyújtó felszerelés - Elszívó berendezések - Vegyszerek és segédanyagok 2. A gyakorlatokon kötelező egy begombolható laborköpeny viselése, melyeket a tanulók helyben vehetnek igénybe. Köpeny nélkül a munka nem kezdhető el. 3. A hosszú hajat a baleset elkerülése végett össze kell fogni. 4. A laboratóriumban étkezni tilos. 5. A tanárnak jelenteni kell, ha bármiféle rendkívüli esemény következik be (sérülés, károsodás). Bármilyen, számunkra jelentéktelen eseményt (karmolás, preparálás közben történt sérülés stb.), toxikus anyagokkal való érintkezést, balesetet, veszélyforrást (pl. meglazult foglalat, kilógó vezeték) szintén jelezni kell a tanárnak. 6. A nagyobb értékű műszerek ki/be kapcsolásához kérjük a laboráns segítségét. Ezek felsorolása a mellékletben található. 7. A maró anyagok és tömény savak/lúgok kezelése kizárólag gumikesztyűben, védőszemüvegben történhet. Ha maró anyagok kerülnek a bőrünkre, azonnal törüljük le puha ruhával, majd mossuk le bő csapvízzel. 8. Mérgező, maró folyadékok pipettázása csak dugattyús pipettával vagy pipettázó labdával történhet. 9. A kísérleti hulladékokat csak megfelelő módon és az arra kijelölt helyen szabad elhelyezni. A veszélyes hulladékokat (savakat, lúgokat, szerves oldószereket stb.) gyűjtőedényben gyűjtsük. Vegyszermaradványt ne tegyünk vissza a tárolóedénybe. 10. A gyakorlati órák alkalmával elkerülhetetlen a nyílt lánggal, melegítéssel való munka. Működési szabályzat - A gázégő begyújtásának a menete: 1; tűzveszélyes anyagok eltávolítása, 2; a kivételi hely gázcsapjának elzárása, 3; a fő gázcsap kinyitása, 4; az égő levegőszelepének szűkítése, 5; a gyufa meggyújtása, 6; a kivételi hely gázcsapjának kinyitása és a gáz meggyújtása. - A kémcsöveket szakaszosan melegítjük, az edény száját soha ne irányítsuk személyek felé. - Tűzveszélyes anyagokat ne tartsunk nyílt láng közelében. Az ilyen anyagokat tartalmazó üvegeket tartsuk lezárva, és egyszerre csak kis mennyiséget töltsünk ki. - Ne torlaszoljuk el a kijárati ajtót, és az asztalok közötti teret. - Az elektromos, 230 V-ról működő berendezéseket csak a tanár előzetes útmutatása alapján szabad használni. Ne nyúljunk elektromos berendezésekhez nedves kézzel, a felület, melyen elektromos tárgyakkal kísérletezünk, legyen mindig száraz. - Tilos bármely elektromos készülék belsejébe nyúlni, burkolatát megbontani - A meghibásodást jelentsük a gyakorlatvezető tanárnak, a készüléket pedig a hálózati csatlakozó kihúzásával áramtalanítsuk. - Esetleges tűzkeletkezés esetén a laboratóriumot a tanulók a tanár vezetésével a kijelölt menekülési útvonalon hagyhatják el. 11. Munkahelyünkön tartsunk rendet. Ha bármilyen rendellenességet tapasztalunk, azt jelentsük a gyakorlatot vezető tanárnak. Rövid emlékeztető az elsősegély-nyújtási teendőkről Vegyszerek használata mindig csak a vegyszer biztonsági adatlapja szerint történhet. Az elsősegély-nyújtási eljárásokat a gyakorlatvezető tanár végzi. Tűz vagy égési sérülés esetén - Az égő tárgyat azonnal eloltjuk alkalmas segédeszközökkel (víz, homok, porraloltó, pokróc, stb.). Elektromos tüzet vízzel nem szabad oltani. - Vízzel nem elegyedő szerves oldószerek tüzét tilos vízzel oltani! - Az égési sebet ne mossuk, ne érintsük, ne kenjük be, hanem csak száraz gézlappal fedjük be. Kisebb sérülésnél (zárt bőrfelületnél) használhatók az Irix vagy Naksol szerek. Mérgezés esetén - Ha bőrre került: száraz ruhával felitatjuk, majd bő vízzel lemossuk. - A bőrre, illetve testbe kerülő koncentrált kénsavat nem szabad vízzel lemosni, vagy hígítani, mert felforrósodik és égési sérüléseket okoz - Ha szembe jutott: bő vízzel kimossuk (szemzuhany), majd 2%- os bórsav oldattal (ha lúg került a szembe) vagy NaHCO 3 oldattal (ha sav került a szembe) öblítünk és a szemöblögető készletet használjuk. - Ha belélegezték: friss levegőre visszük a sérültet. - Ha szájüregbe jutott: a vegyszert kiköpjük, és bő vízzel öblögetünk. Sebesülés esetén - A sebet nem mossuk vízzel, hanem enyhén kivéreztetjük. - A sebet körül fertőtlenítjük a baleseti szekrényből vett alkoholos jódoldattal, majd tiszta és laza gézkötést helyezünk rá. Kisebb sérüléseknél sebtapaszt alkalmazunk. Áramütés esetén - Feszültség mentesítünk, a balesetest lefektetjük, pihentetjük és a sebeit laza gézkötéssel látjuk el. Amennyiben az áramütés a szívet is leállítaná, azonnali újraélesztésre van szükség. Értesítjük az iskolaorvost.