006. Pokles teploty ochlazením - chladicí účinky sprejů
Oblast dle RVP: Člověk a příroda
Obor: fyzika
Mezipředmětové vztahy: biologie, ekologie
Klíčová slova: aerosol, kelén, lokální anestetikum, těkavá kapalina
Pomůcky: běžný sprej, kelén ve spreji (100 ml spej) - není nezbytné
Varianta A: voděodolný teploměr
Varianta B: voděodolný teploměr, senzor teploty a vlhkosti, bzučák
Varianta A
Varianta B
Zadání:
Pomocí běžně dostupného spreje ochlaď kovovou část senzoru teploty pod 00C.
Co je cílem:
V experimentu budeme demonstrovat rychlý pokles teploty způsobený intenzivním odpařováním kapaliny rozptýlené aerosolovým rozprašovačem (sprejem).
Teorie:
Sprej (=aerosolový rozprašovač) slouží k dávkování kapalných látek formou malých částic rozptýlených v plynu (=aerosol). Při daném objemu kapaliny vzroste její povrch a tedy i rychlost jejího odpařování (čím větší plocha, tím rychlejší je odpařování). Intenzita odpařování se zároveň zvyšuje i přítomností těkavých kapalin, které slouží ve spreji jako hnací látky. Rozprášená kapalina odnímá svému okolí teplo a dochází tak k rychlému poklesu teploty.
Existují chladicí spreje snižující po aplikaci na povrch jeho teplotu až pod −50 °C (kelén ve zdravotnictví)
Postup:
Varianta A základní
- Ze stavebních dílků iTriangle sestavíme měřící stojánek, na který připevníme jednotku iTriangle online a voděodolný teploměr.
- Nahrajeme program do jednotky iTriangle online.
- Zvolíme Měření, vybereme jednotku a modul voděodolný teploměr a začneme snímat teplotu.
- Aplikujeme sprej na hrot voděodolného teploměru. Měření provádíme opakovaně pro následující varianty: sprej aplikujme
- v jedné dávce trvající přibližně 7-8 s
- po opakovaných krátkých dávkách trvajících přibližně 1-2 s.
Teplota poklesne a poté, co se začne opět zvyšovat, zastavíme měření. Naměřená data můžeme stáhnout.
Varianta B pokročilá
- Doplníme měřící stojánek o senzor teploty a vlhkosti a bručák, zapojíme do jednotky iTriangle online.
- Nahrajeme program do jednotky iTriangle online a spustíme jej.
- Desetkrát po sobě dojde ke změření teploty prostředí senzorem teploty a vlhkosti a voděodolným teploměrem. Obě hodnoty program porovnává:
a) je-li teplota prostředí vyšší než teplota změřená voděodolným teploměrem, bzučák vydá krátký tón
b) je-li teplota prostředí nižší než teplota změřená voděodolným teploměrem, bzučák vydá dlouhý tón
Na hrot voděodolného teploměru aplikujeme sprej a sledujme změnu zvukového signálu.
Pro opětovné spuštění programu stisneme Start. Také je možné změnit počet měření přímo v programu.
Varianta A
Při dlouhé dávce je pokles velmi rychlý (Obr.1). Sprej se nestačí vypařit z plochy hrotu a po celou dobu odebírá hrotu teploměru teplo a snižuje tím jeho teplotu.
Při krátkých dávkách pozorujeme pokles teploty po skocích. Po vypaření spreje pokles ustane a teploměr se znovu začne okolním prostředí zahřívat (Obr.2). Abychom zabránili tomuto zahřívání, musíme aplikovat další dávku spreje (Obr.3).
Během 20-25s jsme schopni běžně dostupnými spreji dosáhnout teploty až - 50C.
U speciálních přípravků, které slouží jako lokální anestetikum je účinek ochlazení velmi rychlý Během 5-7 s je hrot ochlazen hluboko pod bod mrazu.
Obrazovky programu a měření:
Obr.1
Obr.2
Fotky z postupu
Obr.3
Varianta A
Varianta B
Zdroje na internetu:
- http://www. realisticky/
- http://fyzweb.cuni.cz
- http://kdf.mff.cuni.cz/veletrh/sborník/
- http://fyzikalnipokusy.cz/
Knihy:
- Nahodil, J. Fyzika v běžném životě. Praha: Prometheus, 2005
- Drozd,Z., Brockmeyerová, J. Pokusy z volné ruky. Praha: Prometheus, 2005
- Svoboda, E, Fyzika – Pokusy s jednoduchými pomůckami. Praha: Prometheus, 2005
Technické poznámky:
Metodické poznámky:
Chladicích účinků speciálních sprejů (ve zdravotnictví se nejvíce využívá KELEN) se využívá, jako lokální anestetikum pro lokální znecitlivění při kožních operacích (vyříznutí znamének), při bolestivých poranění kloubů. Kelen se označuje, jako led ve spreji.
Žádné komentáře