Ista supstanca u stvarnom svetu, u zavisnosti od okolnih uslova, može biti u različitim stanjima. Na primjer, voda može biti u obliku tekućine, u ideji čvrstog tijela - leda, u obliku plina - vodene pare.
- Ova stanja se nazivaju agregatna stanja materije.
Molekuli tvari u različitim agregacijskim stanjima ne razlikuju se jedni od drugih. Specifično stanje agregacije određeno je rasporedom molekula, kao i prirodom njihovog kretanja i međusobne interakcije.
Plin - udaljenost između molekula je mnogo veća od veličine samih molekula. Molekule u tečnosti i u čvrstom stanju su prilično blizu jedna drugoj. U čvrstim materijama još bliže.
Za promjenu agregatnog stanja tijela, mora dati malo energije. Na primjer, da bi se voda pretvorila u paru, mora se zagrijati.Da bi para ponovo postala voda, mora se odreći energije.
Prelazak iz čvrstog u tečno
Prijelaz tvari iz čvrstog u tekuće stanje naziva se taljenjem. Da bi se tijelo počelo topiti, mora se zagrijati na određenu temperaturu. Temperatura na kojoj se supstanca topi naziva se tačka topljenja supstance.
Svaka supstanca ima svoju tačku topljenja. Za neka tijela je vrlo niska, na primjer, za led. A neka tijela imaju vrlo visoku tačku topljenja, na primjer, željezo. Općenito, topljenje kristalnog tijela je složen proces.
grafikon topljenja leda
Na slici ispod prikazan je grafikon topljenja kristalnog tijela, u ovom slučaju leda.
- Grafikon prikazuje zavisnost temperature leda od vremena zagrevanja. Temperatura je iscrtana na vertikalnoj osi, a vrijeme na horizontalnoj osi.
Prema grafikonu, početna temperatura leda je bila -20 stepeni. Onda su počeli da ga zagrevaju. Temperatura je počela da raste. Dionica AB je dionica grijanja ledom. Vremenom je temperatura porasla na 0 stepeni. Ova temperatura se smatra tačkom topljenja leda. Na ovoj temperaturi led je počeo da se topi, ali je u isto vrijeme njegova temperatura prestala da raste, iako je i led nastavio da se zagrijava. Područje topljenja odgovara dijelu BC na grafikonu.
Zatim, kada se sav led otopio i pretvorio u tečnost, temperatura vode je ponovo počela da raste. To je na grafikonu prikazano zrakom C. Odnosno, zaključujemo da se tokom topljenja temperatura tijela ne mijenja, Sva pristigla energija se koristi za grijanje.
(količina topline koja se prenosi na tekućinu kada se zagrije)
1. Sistem radnji za dobijanje i obradu rezultata merenja vremena zagrevanja tečnosti na određenu temperaturu i promene temperature tečnosti:
1) proverava da li je potrebno uneti izmenu; ako jeste, unesite amandman;
2) odrediti koliko mjerenja date količine treba izvršiti;
3) priprema tabelu za evidentiranje i obradu rezultata posmatranja;
4) da izvrši određeni broj merenja date veličine; rezultate zapažanja zabilježiti u tabelu;
5) naći izmjerenu vrijednost količine kao aritmetičku sredinu rezultata pojedinačnih posmatranja, uzimajući u obzir pravilo rezervne brojke:
6) izračunati module apsolutnih odstupanja rezultata pojedinačnih mjerenja od prosjeka:
7) pronaći slučajnu grešku;
8) pronaći instrumentalnu grešku;
9) pronaći grešku čitanja;
10) pronaći grešku u proračunu;
11) naći ukupnu apsolutnu grešku;
12) zabilježiti rezultat koji pokazuje ukupnu apsolutnu grešku.
2. Sistem akcija za crtanje grafa zavisnosti Δ t = f(Δ τ ):
1) nacrtati koordinatne ose; označavamo osu apscise Δ τ , sa, a y-osa je Δ t, 0 S;
2) odabrati skale za svaku od ose i primeniti skale na ose;
3) prikazati intervale vrijednosti Δ τ i Δ t za svako iskustvo;
4) nacrtajte glatku liniju tako da ide unutar intervala.
3. OI br. 1 - vode težine 100 g pri početnoj temperaturi od 18 0 C:
1) za merenje temperature koristićemo termometar sa skalom do 100 0 S; za mjerenje vremena zagrijavanja koristit ćemo mehaničku štopericu od šezdeset sekundi. Ovi instrumenti ne zahtevaju nikakva podešavanja;
2) pri merenju vremena zagrevanja na fiksnu temperaturu moguće su slučajne greške. Stoga ćemo izvršiti 5 mjerenja vremenskih intervala kada se zagrije na istu temperaturu (u proračunima, to će utrostručiti slučajnu grešku). Prilikom mjerenja temperature nisu pronađene slučajne greške. Stoga ćemo pretpostaviti da je apsolutna greška u određivanju t, 0 C je jednako instrumentalnoj grešci korišćenog termometra, odnosno vrednosti podele skale 2 0 C (tabela 3);
3) napraviti tabelu za evidentiranje i obradu rezultata merenja:
| broj iskustva | |||||||
| Δt, 0 C | 18±2 | 25±2 | 40±2 | 55±2 | 70±2 | 85±2 | 100±2 |
| τ 1 , s | 29,0 | 80,0 | 145,0 | 210,0 | 270,0 | 325,0 | |
| t2, s | 25,0 | 90,0 | 147,0 | 205,0 | 265,0 | 327,0 | |
| t 3 s | 30,0 | 85,0 | 150,0 | 210,0 | 269,0 | 330,0 | |
| t4, s | 27,0 | 89,0 | 143,0 | 202,0 | 272,0 | 330,0 | |
| t5, s | 26,0 | 87,0 | 149,0 | 207,0 | 269,0 | 329,0 | |
| tav, s | 27,4 | 86,2 | 146,8 | 206,8 | 269,0 | 328,2 |
4) rezultati izvršenih merenja unose se u tabelu;
5) aritmetička sredina svakog mjerenja τ izračunato i naznačeno u zadnjem redu tabele;
za temperaturu 25 0 C:
7) pronađite slučajnu grešku mjerenja:
8) instrumentalna greška štoperice u svakom slučaju se nalazi uzimajući u obzir pune krugove koje je napravila druga kazaljka (tj. ako jedan puni krug daje grešku od 1,5 s, tada pola kruga daje 0,75 s, a 2,3 kruga - 3,45 s) . U prvom eksperimentu Δ t and= 0,7 s;
9) greška očitavanja mehaničke štoperice uzima se jednakom jednom dijelu skale: Δ t o= 1,0 s;
10) greška proračuna u ovom slučaju je nula;
11) izračunajte ukupnu apsolutnu grešku:
Δ t = Δ t C + Δ t and + Δ t0 + Δ t B= 4,44 + 0,7 + 1,0 + 0 = 6,14 s ≈ 6,1 s;
(ovdje se konačni rezultat zaokružuje na jednu značajnu cifru);
12) zapišite rezultat mjerenja: t= (27,4 ± 6,1) s
6 a) izračunavamo module apsolutnih odstupanja rezultata pojedinačnih posmatranja od srednje vrednosti za temperaturu 40 0 S:
Δ t and= 2,0 s;
t o= 1,0 s;
Δ t = Δ t C + Δ t and + Δ t0 + Δ t B= 8,88 + 2,0 + 1,0 + 0 = 11,88 s ≈ 11,9 s;
t= (86,2 ± 11,9) s
za temperaturu 55 0 S:
Δ t and= 3,5 s;
t o= 1,0 s;
Δ t = Δ t C + Δ t and + Δ t0 + Δ t B= 6,72 + 3,5 + 1,0 + 0 = 11,22 s ≈ 11,2 s;
t= (146,8 ± 11,2) s
za temperaturu 70 0 S:
Δ t and= 5,0 s;
t o= 1,0 s;
Δ t= Δ t C + Δ t and + Δ t0 + Δ t B= 7,92 + 5,0 + 1,0 + 0 = 13,92 s ≈ 13,9 s;
12 c) zapišite rezultat mjerenja: t= (206,8 ± 13,9) s
za temperaturu 85 0 C:
Δ t and= 6,4 s;
9 d) greška očitavanja mehaničke štoperice Δt o = 1,0 s;
Δt = Δt C + Δt i + Δt 0 + Δt B = 4,8 + 6,4 + 1,0 + 0 = 12,2 s;
t= (269,0 ± 12,2) s
za temperaturu 100 0 S:
Δ t and= 8,0 s;
t o= 1,0 s;
10 e) greška proračuna u ovom slučaju je nula;
Δ t = Δ t C + Δ t and + Δ t0 + Δ t B= 5,28 + 8,0 + 1,0 + 0 = 14,28 s ≈ 14,3 s;
t= (328,2 ± 14,3) s.
Rezultati proračuna prikazani su u obliku tabele u kojoj su prikazane razlike u krajnjoj i početnoj temperaturi u svakom eksperimentu i vremenu zagrijavanja vode.
4. Napravimo grafik zavisnosti promene temperature vode od količine toplote (vreme zagrevanja) (slika 14). Prilikom crtanja, u svim slučajevima, naznačen je interval greške mjerenja vremena. Debljina linije odgovara pogrešci mjerenja temperature.
Rice. 14. Grafikon zavisnosti promjene temperature vode od vremena njenog zagrijavanja
5. Ustanovljavamo da je grafik koji smo dobili sličan grafu direktne proporcionalnosti y=kx. Vrijednost koeficijenta k u ovom slučaju, to je lako odrediti iz grafa. Dakle, konačno možemo napisati Δ t= 0,25Δ τ . Iz izgrađenog grafikona možemo zaključiti da je temperatura vode direktno proporcionalna količini topline.
6. Ponovite sva mjerenja za OI br. 2 - suncokretovo ulje.
U tabeli, u zadnjem redu, dati su prosječni rezultati.
| t, 0C | 18±2 | 25±2 | 40±2 | 55±2 | 70±2 | 85±2 | 100±2 |
| t1, c | 10,0 | 38,0 | 60,0 | 88,0 | 110,0 | 136,0 | |
| t2, c | 11,0 | 36,0 | 63,0 | 89,0 | 115,0 | 134,0 | |
| t3, c | 10,0 | 37,0 | 62,0 | 85,0 | 112,0 | 140,0 | |
| t4, c | 9,0 | 38,0 | 63,0 | 87,0 | 112,0 | 140,0 | |
| t5, c | 12,0 | 35,0 | 60,0 | 87,0 | 114,0 | 139,0 | |
| t cf, c | 10,4 | 36,8 | 61,6 | 87,2 | 112,6 | 137,8 |
6) izračunati module apsolutnih odstupanja rezultata pojedinačnih posmatranja od prosjeka za temperaturu 25 0 S:
1) pronađite slučajnu grešku mjerenja:
2) instrumentalna greška štoperice se u svakom slučaju nalazi na isti način kao u prvoj seriji eksperimenata. U prvom eksperimentu Δ t and= 0,3 s;
3) greška očitavanja mehaničke štoperice uzima se jednakom jednom dijelu skale: Δ t o= 1,0 s;
4) greška proračuna u ovom slučaju je nula;
5) izračunajte ukupnu apsolutnu grešku:
Δ t = Δ t C + Δ t and + Δ t0 + Δ t B= 2,64 + 0,3 + 1,0 + 0 = 3,94 s ≈ 3,9 s;
6) zapišite rezultat mjerenja: t= (10,4 ± 3,9) s
6 a) Izračunavamo module apsolutnih odstupanja rezultata pojedinačnih posmatranja od srednje vrednosti za temperaturu 40 0 S:
7 a) nalazimo slučajnu grešku mjerenja:
8 a) instrumentalna greška štoperice u drugom eksperimentu
Δ t and= 0,8 s;
9 a) greška očitavanja mehaničke štoperice Δ t o= 1,0 s;
10 a) greška proračuna u ovom slučaju je nula;
11 a) izračunavamo ukupnu apsolutnu grešku:
Δ t = Δ t C + Δ t and + Δ t0 + Δ t B= 3,12 + 0,8 + 1,0 + 0 = 4,92 s ≈ 4,9 s;
12 a) zapišite rezultat mjerenja: t= (36,8 ± 4,9) s
6 b) izračunavamo module apsolutnih odstupanja rezultata pojedinačnih posmatranja od srednje vrednosti za temperaturu 55 0 S:
7 b) nalazimo slučajnu grešku mjerenja:
8 b) instrumentalna greška štoperice u ovom eksperimentu
Δ t and= 1,5 s;
9 b) greška očitavanja mehaničke štoperice Δ t o= 1,0 s;
10 b) greška proračuna u ovom slučaju je nula;
11 b) izračunavamo ukupnu apsolutnu grešku:
Δ t = Δ t C + Δ t and + Δ t0 + Δ t B= 3,84 + 1,5 + 1,0 + 0 = 6,34 s ≈ 6,3 s;
12 b) zapišite rezultat mjerenja: t= (61,6 ± 6,3) s
6 c) izračunavamo module apsolutnih odstupanja rezultata pojedinačnih posmatranja od srednje vrednosti za temperaturu 70 0 S:
7 c) nalazimo slučajnu grešku mjerenja:
8 c) instrumentalna greška štoperice u ovom eksperimentu
Δ t and= 2,1 s;
9 c) greška očitavanja mehaničke štoperice Δ t o= 1,0 s;
10 c) greška proračuna u ovom slučaju je nula;
11 c) izračunavamo ukupnu apsolutnu grešku:
Δ t = Δ t C + Δ t and + Δ t0 + Δ t B= 2,52 + 2,1 + 1,0 + 0 = 5,62 s ≈ 5,6 s;
12 c) zapišite rezultat mjerenja: t = (87,2 ± 5,6) s
6 d) izračunati module apsolutnih odstupanja rezultata pojedinačnih posmatranja od srednje vrednosti za temperaturu 85 0 C:
7 d) nalazimo slučajnu grešku mjerenja:
8 d) instrumentalna greška štoperice u ovom eksperimentu
Δ t and= 2,7 s;
9 d) greška očitavanja mehaničke štoperice Δ t o= 1,0 s;
10 d) greška proračuna u ovom slučaju je nula;
11 d) izračunavamo ukupnu apsolutnu grešku:
Δ t = Δ t C + Δ t and + Δ t0 + Δ t B= 4,56 + 2,7 + 1,0 + 0 = 8,26 s ≈ 8,3;
12 d) zapišite rezultat mjerenja: t= (112,6 ± 8,3) s
6 e) izračunati module apsolutnih odstupanja rezultata pojedinačnih posmatranja od srednje vrednosti za temperaturu 100 0 S:
7 e) nalazimo slučajnu grešku mjerenja:
8 e) instrumentalna greška štoperice u ovom eksperimentu
Δ t and= 3,4 s;
9 e) greška očitavanja mehaničke štoperice Δ t o= 1,0 s;
10 e) greška proračuna u ovom slučaju je nula.
11 e) izračunavamo ukupnu apsolutnu grešku:
Δ t = Δ t C + Δ t and + Δ t0 + Δ t B= 5,28 + 3,4 + 1,0 + 0 = 9,68 s ≈ 9,7 s;
12 e) zapišite rezultat mjerenja: t= (137,8 ± 9,7) s.
Rezultati proračuna prikazani su u obliku tabele, u kojoj su prikazane razlike u krajnjoj i početnoj temperaturi u svakom eksperimentu i vremenu zagrijavanja suncokretovog ulja.
7. Napravimo grafik zavisnosti promene temperature ulja od vremena zagrevanja (slika 15). Prilikom crtanja, u svim slučajevima, naznačen je interval greške mjerenja vremena. Debljina linije odgovara pogrešci mjerenja temperature.
Rice. 15. Grafikon zavisnosti promjene temperature vode od vremena njenog zagrijavanja
8. Konstruisani graf je sličan grafu direktno proporcionalne veze y=kx. Vrijednost koeficijenta k u ovom slučaju, to je lako pronaći iz grafa. Dakle, konačno možemo napisati Δ t= 0,6Δ τ .
Iz konstruisanog grafikona možemo zaključiti da je temperatura suncokretovog ulja direktno proporcionalna količini toplote.
9. Formuliramo odgovor na PZ: temperatura tekućine je direktno proporcionalna količini topline koju tijelo primi kada se zagrije.
Primjer 3. PZ: postavite vrstu zavisnosti izlaznog napona na otporniku R n na vrijednost ekvivalentnog otpora dijela strujnog kola AB (problem je riješen na eksperimentalnoj postavci, čiji je šematski dijagram prikazan na sl. 16).
Da biste riješili ovaj problem, potrebno je izvršiti sljedeće korake.
1. Sastaviti sistem radnji za dobijanje i obradu rezultata merenja ekvivalentnog otpora preseka kola i napona na opterećenju R n(Pogledajte odeljak 2.2.8 ili odeljak 2.2.9).
2. Nacrtajte sistem radnji za crtanje zavisnosti izlaznog napona (na otporniku R n) od ekvivalentnog otpora dijela strujnog kola AB.
3. Odaberite ROI br. 1 - dio sa određenom vrijednošću R n1 i izvrši sve radnje predviđene stavovima 1. i 2.
4. Odaberite funkcionalnu zavisnost poznatu u matematici, čiji je graf sličan eksperimentalnoj krivulji.
5. Zapišite matematički ovu funkcionalnu ovisnost za opterećenje R n1 i formulisati za nju odgovor na kognitivni zadatak.
6. Odaberite ROI br. 2 - segment aviona sa različitom vrijednošću otpora R H2 i izvršite isti sistem radnji sa njim.
7. Odaberite funkcionalnu zavisnost poznatu u matematici, čiji je graf sličan eksperimentalnoj krivulji.
8. Zapišite matematički ovu funkcionalnu zavisnost za otpor R H2 i formulisati za njega odgovor na kognitivni zadatak.
9. Formulirajte funkcionalni odnos između veličina u generaliziranom obliku.
Izvještaj o identifikaciji vrste zavisnosti izlaznog napona od otpora R n od ekvivalentnog otpora dijela strujnog kola AB
(dostavljeno u skraćenoj verziji)
Nezavisna varijabla je ekvivalentni otpor dijela strujnog kola AB, koji se mjeri pomoću digitalnog voltmetra spojenog na tačke A i B kola. Mjerenja su vršena na granici od 1000 oma, odnosno tačnost mjerenja je jednaka cijeni najmanje značajne cifre koja odgovara ±1 ohma.
Zavisna varijabla je bila vrijednost izlaznog napona uzeta na otporu opterećenja (tačke B i C). Kao mjerni uređaj korišten je digitalni voltmetar s minimalnim pražnjenjem od stotih dionica volta.
Rice. 16. Šema eksperimentalne postavke za proučavanje vrste zavisnosti izlaznog napona od vrijednosti ekvivalentnog otpora kola
Ekvivalentni otpor je promijenjen pomoću tipki Q 1 , Q 2 i Q 3 . Radi praktičnosti, uključeno stanje ključa će biti označeno sa “1”, a isključeno stanje sa “0”. U ovom lancu moguće je samo 8 kombinacija.
Za svaku kombinaciju, izlazni napon je mjeren 5 puta.
Tokom istraživanja dobijeni su sljedeći rezultati:
| Broj iskustva | Ključni status | Ekvivalentni otpor R E, Ohm | izlazni napon, U out, AT | |||||
| U 1,AT | U 2, AT | U 3, AT | U 4, AT | U 5, AT | ||||
| Q 3 Q 2 Q 1 | ||||||||
| 0 0 0 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | |||
| 0 0 1 | 800±1 | 1,36 | 1,35 | 1,37 | 1,37 | 1,36 | ||
| 0 1 0 | 400±1 | 2,66 | 2,67 | 2,65 | 2,67 | 2,68 | ||
| 0 1 1 | 267±1 | 4,00 | 4,03 | 4,03 | 4,01 | 4,03 | ||
| 1 0 0 | 200±1 | 5,35 | 5,37 | 5,36 | 5,33 | 5,34 | ||
| 1 0 1 | 160±1 | 6,70 | 6,72 | 6,73 | 6,70 | 6,72 | ||
| 1 1 0 | 133±1 | 8,05 | 8,10 | 8,05 | 8,00 | 8,10 | ||
| 1 1 1 | 114±1 | 9,37 | 9,36 | 9,37 | 9,36 | 9,35 |
Rezultati eksperimentalne obrade podataka prikazani su u sljedećoj tabeli:
| № | Q 3 Q 2 Q 1 | R E, Ohm | U Wed, AT | U cf. env. , AT | Δ U Wed, AT | Δ U and, AT | Δ U about, AT | Δ U in, AT | Δ U, AT | U, AT |
| 0 0 0 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,01 | 0,01 | 0,00 | 0,02 | 0,00±0,02 | ||
| 0 0 1 | 800±1 | 1,362 | 1,36 | 0,0192 | 0,01 | 0,01 | 0,002 | 0,0412 | 1,36±0,04 | |
| 0 1 0 | 400±1 | 2,666 | 2,67 | 0,0264 | 0,01 | 0,01 | 0,004 | 0,0504 | 2,67±0,05 | |
| 0 1 1 | 267±1 | 4,02 | 4,02 | 0,036 | 0,01 | 0,01 | 0,00 | 0,056 | 4,02±0,06 | |
| 1 0 0 | 200±1 | 5,35 | 5,35 | 0,036 | 0,01 | 0,01 | 0,00 | 0,056 | 5,35±0,06 | |
| 1 0 1 | 160±1 | 6,714 | 6,71 | 0,0336 | 0,01 | 0,01 | 0,004 | 0,0576 | 6,71±0,06 | |
| 1 1 0 | 133±1 | 8,06 | 8,06 | 0,096 | 0,01 | 0,01 | 0,00 | 0,116 | 8,06±0,12 | |
| 1 1 1 | 114±1 | 9,362 | 9,36 | 0,0192 | 0,01 | 0,01 | 0,002 | 0,0412 | 9,36±0,04 |
Gradimo graf zavisnosti izlaznog napona od vrednosti ekvivalentnog otpora U = f(R E).
Prilikom konstruisanja grafika, dužina linije odgovara grešci mjerenja Δ U, pojedinačno za svaki eksperiment (maksimalna greška Δ U= 0,116 V, što odgovara približno 2,5 mm na grafikonu na odabranoj skali). Debljina linije odgovara pogrešci mjerenja ekvivalentnog otpora. Dobijeni graf je prikazan na Sl. 17.
Rice. 17. Grafikon zavisnosti izlaznog napona
od vrijednosti ekvivalentnog otpora u presjeku AB
Graf liči na inverzno proporcionalni graf. Da bismo to potvrdili, crtamo zavisnost izlaznog napona od recipročne vrijednosti ekvivalentnog otpora U = f(1/R E), odnosno od provodljivosti σ lancima. Radi praktičnosti, podaci za ovaj grafikon će biti predstavljeni u obliku sljedeće tabele:
Dobijeni grafikon (slika 18) potvrđuje gornju pretpostavku: izlazni napon na otporu opterećenja R n1 obrnuto proporcionalno ekvivalentnom otporu dijela strujnog kola AB: U = 0,0017/R E.
Izabrali smo drugi predmet proučavanja: RI br. 2 - druga vrijednost otpora opterećenja R H2, i izvršite iste korake. Dobijamo sličan rezultat, ali sa drugačijim koeficijentom k.
Formuliramo odgovor na PZ: izlazni napon na otporu opterećenja R n obrnuto proporcionalno vrijednosti ekvivalentnog otpora dijela strujnog kola koji se sastoji od tri paralelno spojena vodiča, koji se mogu uključiti u jednu od osam kombinacija.
Rice. 18. Grafikon zavisnosti izlaznog napona od vodljivosti presjeka AB
Imajte na umu da je shema koja se razmatra je digitalno-analogni pretvarač (DAC) - uređaj koji pretvara digitalni kod (u ovom slučaju binarni) u analogni signal (u ovom slučaju napon).
Planiranje aktivnosti za rješavanje kognitivnog zadatka br.4
Eksperimentalno određivanje specifične vrijednosti određene fizičke veličine (rješenje kognitivnog problema br. 4) može se provesti u dvije situacije: 1) nepoznata je metoda za pronalaženje navedene fizičke veličine i 2) metoda za pronalaženje ove veličine ima već razvijeno. U prvoj situaciji postoji potreba za razvojem metode (sistema djelovanja) i odabirom opreme za njenu praktičnu implementaciju. U drugoj situaciji, potrebno je proučiti ovu metodu, odnosno saznati koju opremu treba koristiti za praktičnu implementaciju ove metode i kakav bi trebao biti sistem radnji čije će uzastopno izvođenje omogućiti dobijanje specifična vrijednost određene količine u konkretnoj situaciji. Zajedničko za obje situacije je izražavanje tražene količine u drugim veličinama, čija se vrijednost može naći direktnim mjerenjem. Kaže se da u ovom slučaju osoba vrši indirektno mjerenje.
Vrijednosti količine dobivene indirektnim mjerenjem su netačne. To je razumljivo: baziraju se na rezultatima direktnih mjerenja, koja su uvijek netačna. S tim u vezi, sistem radnji za rješavanje kognitivnog zadatka br. 4 mora nužno uključivati radnje za izračunavanje grešaka.
Za pronalaženje grešaka indirektnih mjerenja razvijene su dvije metode: metoda granica greške i metoda granica. Razmotrite sadržaj svakog od njih.
Error Bound Method
Metoda vezana za grešku zasniva se na diferencijaciji.
Neka je indirektno mjerena veličina at je funkcija nekoliko argumenata: y = f(X 1 , X 2 , …, X N).
Količine X 1, X 2, ..., X n mjereno direktnim metodama sa apsolutnim greškama Δ X 1,Δ X 2 , …,Δ X N. Kao rezultat, vrijednost at također će se naći s nekom greškom Δ y.
Obično Δ x1<< Х 1, Δ X 2<< Х 2 , …, Δ X N<< Х n , Δ y<< у. Stoga možemo ići na beskonačno male vrijednosti, odnosno zamijeniti Δ X 1,Δ X 2 , …,Δ XN,Δ y njihove diferencijale dX 1, dX 2, ..., dX N, dy respektivno. Zatim relativna greška
relativna greška funkcije jednaka je diferencijalu njenog prirodnog logaritma.
U desnoj strani jednakosti umjesto diferencijala varijabli zamjenjuju se njihove apsolutne greške, a umjesto samih veličina njihove prosječne vrijednosti. Kako bi se odredila gornja granica greške, algebarsko zbrajanje grešaka zamjenjuje se aritmetičkim.
Znajući relativnu grešku, pronađite apsolutnu grešku
Δ at= ε u ּu,
gdje umjesto at zamijeniti vrijednost dobivenu kao rezultat mjerenja
U ism = f (<X 1>, <Х 2 >, ..., <Х n > ).
Svi međuproračuni se izvode prema pravilima približnih proračuna sa jednom rezervnom cifrom. Konačni rezultat i greške se zaokružuju prema općim pravilima. Odgovor je napisan kao
Y = Y mjera± Δ At; ε y \u003d ...
Izrazi za relativne i apsolutne greške zavise od tipa funkcije y. Glavne formule koje se često susreću u laboratorijskom radu prikazane su u tabeli 5.
Za ovaj zadatak možete dobiti 2 boda na ispitu 2020
Zadatak 11 USE u fizici posvećen je osnovama termodinamike i teorije molekularne kinetike. Opšta tema ove karte je objašnjenje različitih fenomena.
Zadatak 11. Jedinstvenog državnog ispita iz fizike uvijek se gradi na isti način: učeniku će se ponuditi grafikon ili opis bilo koje zavisnosti (oslobađanje toplotne energije pri zagrijavanju tijela, promjena tlaka plina ovisno o njegovoj temperatura ili gustina, bilo koji proces u idealnom gasu). Nakon toga se daje pet iskaza, direktno ili indirektno vezanih za temu karte i predstavlja tekstualni opis termodinamičkih zakona. Od njih učenik mora odabrati dvije tvrdnje koje smatra tačnima, a koje odgovaraju uslovu.
Zadatak 11 Jedinstvenog državnog ispita iz fizike obično plaši učenike, jer sadrži mnogo digitalnih podataka, tabela i grafikona. U stvari, to je teoretski i student neće morati ništa da kalkuliše kada odgovara na pitanje. Stoga, zapravo, ovo pitanje obično ne izaziva nikakve posebne poteškoće. Međutim, učenik mora adekvatno procijeniti svoje sposobnosti i nije preporučljivo „ostajati“ na jedanaestom zadatku, jer je vrijeme za ispunjavanje cijelog testa ograničeno na određeni broj minuta.
Proučavanje brzine hlađenja vode u posudi
pod raznim uslovima
Izvršio naredbu:
Broj tima:
Jaroslavlj, 2013
Kratak opis parametara studije
Temperatura
Koncept tjelesne temperature na prvi pogled izgleda jednostavan i razumljiv. Svi znaju iz svakodnevnog iskustva da postoje vruća i hladna tijela.
Eksperimenti i zapažanja pokazuju da kada dva tijela dođu u kontakt, od kojih jedno doživljavamo kao vruće, a drugo kao hladno, dolazi do promjena u fizičkim parametrima i prvog i drugog tijela. “Fizička veličina mjerena termometrom i ista za sva tijela ili dijelove tijela koji su međusobno u termodinamičkoj ravnoteži naziva se temperatura.” Kada se termometar dovede u kontakt sa tijelom koje se proučava, vidimo razne vrste promjena: kreće se „stupac“ tekućine, mijenja se zapremina plina, itd. Ali ubrzo se između termometra i tijela nužno uspostavlja termodinamička ravnoteža - stanje u kojem su sve veličine koje karakteriziraju ova tijela: njihove mase, zapremine, pritisci, itd. Od ovog trenutka, termometar pokazuje ne samo svoju temperaturu, već i temperaturu tijela koje se proučava. U svakodnevnom životu najčešći način mjerenja temperature je tekući termometar. Ovdje se za mjerenje temperature koristi svojstvo tečnosti da se širi kada se zagreje. Da bi se izmjerila temperatura tijela, termometar se dovodi u kontakt s njim, vrši se proces prijenosa topline između tijela i termometra dok se ne uspostavi toplinska ravnoteža. Da se u procesu mjerenja ne bi primjetno promijenila tjelesna temperatura, masa termometra mora biti znatno manja od mase tijela čija se temperatura mjeri.
Izmjena topline
Gotovo sve pojave vanjskog svijeta i razne promjene u ljudskom tijelu praćene su promjenom temperature. Fenomeni prenosa toplote prate čitav naš svakodnevni život.
Krajem 17. vijeka, poznati engleski fizičar Isaac Newton iznio je hipotezu: „Brzina prijenosa topline između dva tijela je veća, što se njihove temperature više razlikuju (pod brzinom prijenosa topline podrazumijevamo promjenu temperature u jedinici vremena ). Prijenos topline se uvijek odvija u određenom smjeru: od tijela s višom temperaturom na tijela s nižom. U to se uvjeravamo brojnim zapažanjima, čak i na nivou domaćinstva (kašika u čaši čaja se zagrijava, a čaj se hladi). Kada se temperatura tela izjednači, proces prenosa toplote se zaustavlja, odnosno uspostavlja se toplotna ravnoteža.
Jednostavna i razumljiva tvrdnja da se toplota samostalno prenosi samo sa tela sa višom temperaturom na tela sa nižom temperaturom, a ne obrnuto, jedan je od fundamentalnih zakona u fizici, a naziva se II zakon termodinamike, ovaj zakon je formulisan u 18. vijeku njemački naučnik Rudolf Klauzius.
Studijabrzina hlađenja vode u posudi pod različitim uslovima
Hipoteza: Pretpostavljamo da brzina hlađenja vode u posudi zavisi od sloja tečnosti (ulja, mleka) izlivenog na površinu vode.
Target: Odredite da li površinski sloj putera i površinski sloj mlijeka utiču na brzinu hlađenja vode.
Zadaci:
1. Proučite fenomen vodenog hlađenja.
2. Odrediti zavisnost temperature hlađenja vode sa površinskim slojem ulja od vremena, rezultate upisati u tabelu.
3. Odrediti zavisnost temperature hlađenja vode sa površinskim slojem mlijeka od vremena, rezultate upisati u tabelu.
4. Napravite grafove zavisnosti, analizirajte rezultate.
5. Zaključiti koji površinski sloj na vodi ima veći uticaj na brzinu hlađenja vode.
Oprema Kabina: laboratorijsko staklo, štoperica, termometar.
Plan eksperimenta:
1. Određivanje vrijednosti podjele skale termometra.
2. Izmjerite temperaturu vode tokom hlađenja svake 2 minute.
3. Izmjerite temperaturu kada se voda sa površinskim slojem ulja hladi svake 2 minute.
4. Mjerite temperaturu kada se voda sa površinskim slojem mlijeka hladi svake 2 minute.
5. Zapišite rezultate mjerenja u tabelu.
6. Prema tabeli nacrtajte grafikone zavisnosti temperature vode od vremena.
8. Analizirajte rezultate i dajte njihovo obrazloženje.
9. Donesite zaključak.
Završetak radova
Prvo smo zagrijali vodu u 3 čaše na temperaturu od 71,5⁰C. Zatim smo u jednu čašu sipali biljno ulje, a u drugu mlijeko. Ulje se širi po površini vode, formirajući ravnomjeran sloj. Biljno ulje je proizvod ekstrahovan iz biljnih sirovina i sastoji se od masnih kiselina i srodnih supstanci. Mlijeko pomiješano sa vodom (formirajući emulziju), to je značilo da je mlijeko ili razrijeđeno vodom i ne odgovara sadržaju masti navedenom na pakovanju, ili je napravljeno od suvog proizvoda, au oba slučaja fizička svojstva promjena mlijeka. Prirodno mlijeko nerazrijeđeno vodom u vodi se skuplja u ugrušak i ne rastvara se neko vrijeme. Da bismo odredili vrijeme hlađenja tekućina, fiksirali smo temperaturu hlađenja svake 2 minute.
Table. Proučavanje vremena hlađenja tečnosti.
|
tečnost | |||||||||||
voda, t,⁰S | |||||||||||
voda sa uljem, t,⁰S | |||||||||||
voda sa mlijekom, t,⁰S |
Prema tabeli vidimo da su početni uslovi u svim eksperimentima bili isti, ali nakon 20 minuta eksperimenta tečnosti imaju različite temperature, što znači da imaju različite brzine hlađenja tečnosti.
Ovo je jasnije prikazano na grafikonu.
U koordinatnoj ravni sa osama temperature i vremena označene su tačke koje prikazuju odnos između ovih veličina. Usrednjavajući vrednosti, nacrtajte liniju. Grafikon prikazuje linearnu zavisnost temperature hlađenja vode od vremena hlađenja u različitim uslovima.
Izračunajte brzinu hlađenja vode:
a) za vodu
0-10 min 
(ºS/min)
10-20 min (ºS/min)
b) za vodu sa površinskim slojem ulja
0-10 min 
(ºS/min)
10-20 min 
(ºS/min)
b) za vodu sa mlijekom
0-10 min 
(ºS/min)
10-20 min 
(ºS/min)
Kao što se vidi iz proračuna, najsporije se hladila voda sa uljem. To je zbog činjenice da sloj ulja ne dozvoljava vodi da intenzivno razmjenjuje toplinu sa zrakom. To znači da se izmjena topline vode sa zrakom usporava, brzina hlađenja vode smanjuje, a voda duže ostaje toplija. Ovo se može koristiti prilikom kuvanja, na primjer, kada kuhate tjesteninu, nakon što prokuhate vodu dodajte ulje, tjestenina će se brže kuhati i neće se lijepiti.
Voda bez ikakvih aditiva ima najveću brzinu hlađenja, što znači da će se brže hladiti.
Zaključak: tako smo eksperimentalno potvrdili da površinski sloj ulja ima veći uticaj na brzinu hlađenja vode, brzina hlađenja se smanjuje i voda se hladi sporije.
Imenik poslova.
Dio 2
Uradite test za ove zadatke
Povratak na katalog poslova
Verzija za štampanje i kopiranje u MS Word
U procesu ključanja tečnosti, prethodno zagrejane do tačke ključanja, energija koja joj se prenosi odlazi
1) za povećanje prosječne brzine molekula
2) povećati prosječnu brzinu kretanja molekula i savladati sile interakcije između molekula
3) da se prevaziđu sile interakcije između molekula bez povećanja prosečne brzine njihovog kretanja
4) povećati prosječnu brzinu kretanja molekula i povećati sile interakcije između molekula
Odluka.
Prilikom ključanja temperatura tekućine se ne mijenja, ali dolazi do procesa prijelaza u drugo agregatno stanje. Formiranje drugog agregacijskog stanja događa se savladavanjem sila interakcije između molekula. Konstantnost temperature znači i konstantnost prosječne brzine molekula.
Odgovor: 3
Izvor: GIA in Physics. glavni talas. Opcija 1313.
U laboratoriju se stavlja otvorena posuda s vodom, koja održava određenu temperaturu i vlažnost. Brzina isparavanja će biti jednaka brzini kondenzacije vode u posudi
1) samo ako je temperatura u laboratoriji viša od 25 °C
2) samo pod uslovom da je vlažnost u laboratoriji 100%
3) samo pod uslovom da je temperatura u laboratoriji niža od 25°C, a vlažnost vazduha manja od 100%
4) na bilo kojoj temperaturi i vlažnosti u laboratoriji
Odluka.
Brzina isparavanja će biti jednaka brzini kondenzacije vode u posudi samo ako je vlažnost u laboratoriju 100%, bez obzira na temperaturu. U ovom slučaju će se uočiti dinamička ravnoteža: koliko je molekula isparilo, isti broj se kondenzirao.
Tačan odgovor je numerisan 2.
Odgovor: 2
Izvor: GIA in Physics. glavni talas. Opcija 1326.
1) za zagrijavanje 1 kg čelika za 1 °C potrebno je potrošiti 500 J energije
2) za zagrijavanje 500 kg čelika za 1 °C potrebno je potrošiti 1 J energije
3) za zagrijavanje 1 kg čelika za 500 °C potrebno je potrošiti 1 J energije
4) za zagrijavanje 500 kg čelika za 1 °C potrebno je potrošiti 500 J energije
Odluka.
Specifični toplotni kapacitet karakteriše količinu energije koja se mora preneti jednom kilogramu supstance za onu od koje se telo sastoji, da bi se zagrejala za jedan stepen Celzijusa. Dakle, za zagrijavanje 1 kg čelika za 1 °C potrebno je potrošiti 500 J energije.
Tačan odgovor je numerisan 1.
Odgovor: 1
Izvor: GIA in Physics. glavni talas. Daleki istok. Opcija 1327.
Specifični toplotni kapacitet čelika je 500 J/kg °C. Šta to znači?
1) kada se 1 kg čelika ohladi za 1 °C, oslobađa se energija od 500 J
2) kada se 500 kg čelika ohladi za 1 °C, oslobađa se energija od 1 J
3) pri hlađenju 1 kg čelika na 500 °C oslobađa se energija od 1 J
4) pri hlađenju 500 kg čelika oslobađa se 500 J energije za 1°C
Odluka.
Specifični toplotni kapacitet karakteriše količinu energije koja se mora preneti jednom kilogramu supstance da bi se zagrejala za jedan stepen Celzijusa. Dakle, za zagrijavanje 1 kg čelika za 1 °C potrebno je potrošiti 500 J energije.
Tačan odgovor je numerisan 1.
Odgovor: 1
Izvor: GIA in Physics. glavni talas. Daleki istok. Opcija 1328.
Regina Magadeeva 09.04.2016 18:54
U udžbeniku za osmi razred moja definicija specifičnog toplotnog kapaciteta izgleda ovako: fizička veličina brojčano jednaka količini toplote koja se mora preneti telu mase 1 kg da bi se promenila njegova temperatura!! za 1 stepen. Rešenje kaže da je potreban specifični toplotni kapacitet da bi se zagrejalo za 1 stepen.