PRE GAZDINKY                                                                                                                            ÚVOD

 

  FYZIKA V ZAVÁRANÍ

Fyziku okolo zavárania môžeme so žiakmi na hodine rozoberať prostredníctvom úlohy nasledovného znenia:                           Dobrá gazdinka sa na zimu pripravuje tak, že zavára. V zime potom stačí zájsť do komory a vždy sa tam nájde zaváraninový pohár s dobrým ovocím alebo zeleninou.                                                                                                                                                     a) Aké postupy pri zaváraní poznáte?                                                                                                                                                           b) Navrhnite metódy, ktorými je možné určiť tlak v zaváraninovom pohári. Niektorú metódu uskutočnite.

Je to úloha vhodná pre žiakov 2. ročníka na gymnáziu. Môžeme ju zaradiť po prebraní stavovej rovnice.

Postup pri riešení by mohol byť nasledujúci. Najprv brainstormingom získame od žiakov rôzne postupy pri zaváraní. Žiaci môžu vychádzať z toho, čo videli doma. Vyhodnotenie brainstormingu by malo pozostávať z diskusie o tom, prečo je vlastne potrebná sterilizácia, ktorý spôsob je najkratší, ktorý najúspornejší. Žiaci by mali prostredníctvom diskusie prísť k poznatku, že v pohári je tlak nižší ako atmosférický.

Odhad tlaku v zaváraninovom pohári 

Pri odhade vychádzajme z takéhoto postupu pri zaváraní. Pohár naplníme ovocím, zalejeme sirupom a zakryjeme viečkom. Takto pripravený pohár vložíme do hrnca s vodou tak, aby bol čiastočne ponorený. Poháre asi 10 minút povaríme pri teplote 80°C. Potom viečka pritlačíme na poháre a podtlak vznikajúci pri chladnutí ich pomôže lepšie uzatvoriť.

Pri odhade tlaku sa zaujímajme iba o vzduch, ktorý je v pohári medzi  masou a viečkom (ďalej len vzduchový stĺpec). Pri zohrievaní sú viečka na pohároch iba položené, preto tlak vzduchu vo vnútri pohára je rovný tlaku vonkajšieho prostredia, t.j. atmosférickému tlaku pA=105Pa. Označme N počet všetkých molekúl vzduchového stĺpca objemu V, ktorý je v pohári a T80 teplotu, pri ktorej pohár uzatvárame, t.j. T80 = (80 + 273)K. Ak predpokladáme, že vzduch je ideálny plyn, potom platí stavová rovnica:

                                                                                      pA V = N k T80,

kde k je Boltzmanova konštanta. Táto rovnica sa vzťahuje na moment, kedy povarený pohár uzatvárame. Tým, že ho uzatvoríme, pri ochladení nedôjde (ak neuvažujeme kondenzáciu) k zmene počtu molekúl nachádzajúcich sa vo vzduchovom stĺpci. Nemení sa ani jeho objem, a preto môžeme písať stavovú rovnicu:

                                                                                       p0 V = N k T20,

ktorá platí pre vzduchový stĺpec po vychladnutí pohára na teplotu T20 = (20 + 273)K. Porovnaním týchto rovníc dostávame vzťah:

                                                                                            .

Zaujímame sa o tlak v pohári pri teplote 20°C:

                                                                                           ,

z čoho po číselnom vyjadrení dostávame p0 = 0,8pA.

Tento odhad by žiaci mali zvládnuť sami. Učiteľ by sa však nemal uspokojiť s týmto odhadom, a žiakov by mal priviesť k myšlienke o kondenzácii vodných pár. Ak uvažujeme aj o kondenzácii vodných pár nachádzajúcich sa vo vzduchovom stĺpci, potom odhad celkového tlaku v zaváraninovom pohári je pre žiakov náročnejší. Náročnejší preto, lebo potrebujú poznať tlak nasýtených vodných pár pri danej teplote. Potom, ako si žiaci uvedomia dôležitosť tohto tlaku, učiteľ si môže zvoliť niektorý z nasledujúcich postupov:

a) učiteľ má vopred pripravené tabuľky tlaku nasýtených pár pre rôzne teploty, z ktorých žiaci môžu zistiť tlak nasýtených vodných pár pre dané teploty,

b) učiteľ žiakom poskytne literatúru alebo materiál, v ktorom je uvedený vzťah na výpočet tlaku nasýtených pár a nechá žiakov, aby tento vzťah vyhľadali.

Teraz nasleduje teoretická úvaha, ako sa dá odhadnúť tlak v zaváraninovom pohári, keď uvažujeme aj o kondenzácii vodných pár. V pohári s polomerom dna 3,5 cm, ktorý je naplnený 2 cm pod okraj, je objem vzduchového stĺpca asi

                                                                            V = p(3,5.10-2)2.2.10-2 m3 = 7,7.10-5m3.

Počet všetkých molekúl, teda molekúl vzduchu a vody, ktoré sa v tomto objeme nachádzajú v momente uzatvorenia pohára (pri tlaku pA = 105 Pa a teplote T80) vypočítame z rovnice:

                                                                                                  pA V = N k T80,

kde k je Boltzmanova konštanta (k = 1,38.10-23 JK-1). Po dosadení dostaneme N=1,58.1021. Počet týchto molekúl sa pri chladnutí zaváraniny nemení. Na to, aby sme vypočítali, koľko molekúl vody skondenzuje, potrebujeme poznať ich počet pri teplotách C  a 20°C.

                                                       

                                                                               Obr. 1                                                 Obr. 2

     molekuly vody

    molekuly vzduchu

Na obr.1 je znázornená situácia vo vzduchovom stĺpci medzi masou a viečkom pri teplote 80°C. Počet všetkých molekúl v tomto objeme je N. Z tohto množstva je N80 molekúl vody. Pri chladnutí obsahu pohára na 20°C nastáva kondenzácia vodných pár. Počet molekúl vody sa zníži na N20 (obr.2) a dôsledkom toho sa v pohári zníži tlak. Pre počet molekúl, ktoré skondenzovali platí                                                                           

                                                                                                      DN= N80 - N20

Pri tomto výpočte tlaku nasýtených vodných pár nám pomôže Antoinov vzťah na zistenie tlaku nasýtených pár [2]:

                                                                                               

kde A, B, C sú konštanty charakteristické pre danú látku a T je teplota v Kelvinoch. Pre vodu:

                                                                                                    A = 18,3036

                                                                                                    B = 3816,44 K 

                                                                                                    C = -46,13 K 

            pre T20:                                                            p20 = 2 313,3 Pa

            pre T80:                                                             p80 = 47 371,6 Pa.

Predpokladáme, že zmena objemu medzi zaváraninou a viečkom pri kondenzácii vodných pár je zanedbateľná. Počet molekúl N20, N80 pri tlaku p20, p80 v objeme V vypočítame zo stavovej rovnice:

                                      po dosadení:                N20 = 4,4.1019 

            analogicky vypočítame:                                               N80 = 7,48.1020

Počet molekúl, ktoré skondenzujú je DN = N80 - N20 = 7,04.1020. Preto po vychladnutí na 20°C zostane medzi zaváraninou a viečkom No molekúl, pričom

                                   No = N - DN = 1,58.1021 - 7,04.1020 = 8,76.1020.

Tomuto počtu molekúl po vychladnutí zodpovedá tlak

                                                           po.

Po dosadení:                                        po = 46 023 Pa » 0,46 pA.

Pomerne jednoduchými úvahami sme sa dopracovali k odhadu, že v zaváraninovom pohári je tlak 0,46 pA. Túto hodnotu by sme mohli spresniť tým, že by sme uvažovali i o teplotnej objemovej rozťažnosti masy v pohári a o zmene objemu masy vďaka kondenzácii vodných pár. Ľahko sa dá ukázať, že tieto dva javy majú zanedbateľný vplyv na odhad tlaku  v zaváraninovom pohári 0,46 p [24].

Pri zaváraní vzniká horúca para, ktorá vzduch z pohára vytlačí. potom pohár chladne a vodná para sa zráža. Viečko nepustí vzduch späť dovnútra a v pohári vznikne podtlak. Preto viečko na pevne drží - tlačí ho naň atmosferický tlak.

 

Motivačné otázky:

Ako môžeme od seba odlíšiť surové a varené vajíčko bez toho, aby sme ho museli naklepnúť?

Vajíčko položíme na hladkú podložku a uvedieme ho do rotačného pohybu. Uvarené vajíčko sa chová ako tuhé teleso – roztočí sa ľahko. Pri surovom vajíčku takto síce roztočíme škrupinku, ale kvapalný obsah vajíčka sa dáva do pohybu postupne a pohyb škrupinky preto brzdí. Preto sa surové vajíčko roztáča horšie.

(mechanika tuhého telesa)

Smotana sa na mlieku tvorí rýchlejšie, ak je mlieko v studenej miestnosti. Prečo?

 Pri nižšej teplote je tepelný pohyb častíc pomalší, a preto ukladanie tukových častíc prebieha jednoduchšie. Teda v dôsledku zoslabenia Brownovho pohybu kvapiek masla.

(Kinetická teória látok, Brownov pohyb)

Prečo sa kocka cukru rozpustí rýchlejšie v horúcom, ako v studenom čaji?

Pri vyššej teplote sú intenzívnejšie nárazy molekúl vody na kryštálovú mriežku cukru, rýchlejišia je aj difúzia molekúl cukru v čaji. Teda rýchlosť difúzie so zvýšením teploty rastie.

(Kinetická teória látok, Brownov pohyb)

Prečo šľahaním vaječných bielkov vzniká hustá tuhá pena?

 Molekuly vaječných bielkov sú zamotané do klbiek. Šľahaním sa molekuly rozbaľujú a postupne sa viažu vzájomne na seba.

(Vlastnosti kvapalín)

Keď chceme konzervovať ovocie, presladíme ho. Keď chceme konzervovať mäso, presolíme ho. Prečo sa potom tak rýchlo nepokazia a prečo potom tieto potraviny tzv. „pustia šťavu“?

 Ide o jav tzv. osmózy, čo je v podstate difúzia medzi dvoma kvapalinami oddelenými polopriepustnou blanou, cez ktorú prejdú menšie molekuly, ale nie väčšie. Bunková stena sa chová ako taká polopriepustná blana, ktorá prepúšťa len menšie molekuly rozpúšťadla (vody), nie však väčšie molekuly rozpustenej látky (cukru, soli). Pretože molekuly cukru či soli z vonkajšieho prostredia do bunky nepreniknú, prevažuje prechod molekúl vody z bunky do okolitého prostredia. Bunka tak stráca vodu. Rovnakým spôsobom ju ale strácajú aj mikroorganizmy a zahynú.

(Kinetická teória látok)

Prečo omáčka alebo kaša začne vrieť skôr ako voda?

 Tieto tekutiny majú oproti vode vyššiu viskozitu, preto v nich horšie dochádza k tepelnej výmene prúdením. Dojde v nich teda pri dne k rýchlejšiemu zahriatiu aj cez 100 °C. Vzhľadom k nižšej tepelnej vodivosti sa aj vystupujúce vodné pary toľko neochladzujú a vystupujú až k povrchu.

(Zmeny skupenstva látok)

Prečo sú plátky mäsa skôr upražené, ako uvarené?

 Olej môže byť zahriaty cez 200 °C, teplota vody pri varení však nepresiahne 100 °C.

(Zmeny skupenstva látok)

Prečo chlieb stvrdne rýchlejšie, keď je položený voľne na stole, ako keď je v uzavretej skrinke?

 Tvrdnutie chleba súvisí s vyparovaním vody. Ak je chlieb v uzavretej skrinke, vlhkosť vzduchu v skrinke rýchlo stúpne a k ďalšiemu vyparovaniu už  dochádza len veľmi pomaly. Na voľnom vzduchu sa však voda vyparuje stále rovnako rýchlo.

(Vzájomné pôsobenie atómov a molekúl v látkach, vyparovanie)

Prečo sa ľahšie režú potraviny, keď na nôž tlačíme a pohybujeme ním dopredu a dozadu, ako keď na nôž len jednoducho tlačíme?

Pri pohybe noža jeho „režúcim profilom“ nie je prierez, ktorý je kolmý na reznú hranu, ako v tom prípade, keď na nôž jednoducho tlačíme, ale prierez, ktorý zviera s ostrím tým menší uhol, čím je väčšia rýchlosť noža.

Keď spadne kvapka vody na rozžeravenú platňu sporáka, skôr ako sa vyparí, skáče po nej. Prečo?

 Rozžeravená platňa sporáka pri zohrievaní povrchu kvapky vytvára okolo kvapky obal z pary a táto para kvapku nadhadzuje.

(Vyparovanie)

Prečo rozpustená masť pláva na povrchu vody v tvare krúžkov?

Rozpustená masť by pod vplyvom síl povrchového napätia získala tvar guľôčok, sila tiaže ich však splošťuje na krúžky.

(Povrchové napätie v kvapalinách, Povrchové napätie)

Prečo bielizeň schne rýchlejšie v podkroví s otvoreným okienkom ako v dobre vykúrenej izbe?

 Pretože vodnú paru, ktorá vzniká nad bielizňou unáša vietor, a tým sa zvyšuje rýchlosť sušenia bielizne.

(Vyparovanie)

Kým začne voda v kanvici vrieť, vydáva charakteristický šum. Čím je spôsobený?

Voda na dne má vyššiu teplotu a začína vrieť. Bubliny vodnej pary vystupujú hore k hladine, cestou však v chladnejších vrstvách v nich dochádza ku kondenzácii. Klesá preto tlak vodnej pary a bubliny s treskom zanikajú.

(Zmeny skupenstva látok)

Veľakrát si možno kladiete otázku  prečo sóda vo fľaši viac šumí, keď ju zatrasieme, ako keď je v pokoji?

Pre technológiu výroby sýtených nápojov je dôležitou vlastnosťou rozpustnosť CO2 vo vode, ktorá je tým vyššia, čím je chladnejišia a čím vyšší tlak sa použije pri sýtení. Tento dej prebieha dovtedy, kým nenastane rovnovážny stav medzi plynným CO2 a jeho nasýteným roztokom. Rovnováhu pri rozpúšťaní plynu v kvapaline charakterizuje Henryho zákon :

 PA = H xA,

 kde PA je parciálny tlak plynnej zložky A (pri sýtených nápojoch CO2 ) nad roztokom, xA je mólový zlomok zložky A a H je Henryho konštanta vyjadrená v SI sústave v pascaloch Pa. Rozpustnosť plynnej zložky v kvapalnom rozpúšťadle je teda priamo úmerná parciálnemu tlaku nad roztokom (obr. A), čo možno zapísať v modifikovanej forme Henryho zákona :

 CA = HC pA,

 kde HC je tiež Henryho konštanta vyjadrená v SI sústave ( mol.m-3 .Pa-1 ) a CA predstavuje látkové množstvo rozpustenej plynnej zložky v objemovej jednotke nasýtenej kvapaliny za danej teploty a tlaku.

 

                                                                         

                                                                                                            Obr. A

Vidieť teda, že čím je väčší parciálny tlak, tým je väčšia koncentrácia zložky v kvapalnej fáze.

Po otvorení fľaše minerálky, v ktorej je pretlak, sa zníži tlak nad hladinou, teda aj parciálny tlak rozpustenej zložky. Aby nastala rovnováha, musí sa znížiť aj koncentrácia rozpusteného plynu v kvapalnej fáze. Preto unikajú bublinky. Pri chladených nápojoch, pri konzumácii ktorých sa teplota  postupne vyrovnáva s teplotou okolia, unikajú bublinky aj pre nižšiu rozpustnosť plynov s rastúcou teplotou. Pri zatrasení fľaše sa malé čiastočky rozpusteného plynu hýbu, spájajú sa do väčších bubliniek, ktoré v dôsledku rozdielnej hustoty od kvapaliny stúpajú hore a nápoj vyšumí.

Obsah oxidu uhičitého v sýtených nápojoch je dôležitý ukazovateľ. Zvyčajne sa nápoje sýtia v pomere 3 objemové jednotky plynného CO2  na jednu objemovú jednotku vody. Znamená to, že tri litre CO2  sa rozpustia v jednom litri vody, resp. nápoja. Môžu však obsahovať iba 2 až 4 g/l  CO2  pri ovocných nápojoch, Coca Cola a Sprite deklaruje obsah CO2  min. 2g/l, Kofola®  min. 3 g/l, obsah CO2  v minerálkach sa často dosycuje na koncentráciu 4 až 5 gl a sódovka môže obsahovať až 12 g CO2  v jednom litri vody. Oxid uhličitý nemá alternatívu pri výrobe sýtených nápojov. Navyše má aj mierne konzervačné účinky, potláča rast mnohých patogénnych mikroorganizmov.

Prečo spôsobí prídavok zmrzliny do sýteného nápoja prudké uvoľnenie oxidu uhličitého a vyšumenie nápoja, zatiaľ čo prídavok ľadu nie (naopak v dôsledku ochladenia nápoja sa únik CO2 , v súlade s Henryho zákonom spomalí)?

Vysvetlenie je jednoduché. V oboch prípadoch sa síce zníži teplota nápoja, no kým ľad je „iba“ tuhé skupenstvo vody, zmrzlina je zložitá emulzia mliečneho tuku a bielkovín, cukru, kryštálikov ľadu, našľahaného vzduchu a ďaľších dobrôt. Mnohé zložky zmrzliny sú vo vode nerozpustné, rozptýlia sa teda v nápoji a pôsobia ako milióny zárodočných centier, na ktorých sa zachytávajú mikrobublinky CO2 , ktoré sa rýchlo spájajú do väčších bublín, tieto veľké bubliny potom rýchlejišie putujú k hladine a nápoj prudko vyšumí. 

Má rovnakú hmotnosť čerstvý, ešte teplý chlieb a ten istý chlieb na druhý deň?

Čerstvý, ešte teplý chlieb obsahuje vodu a tá sa z chleba postupne vyparuje (môžeme sa o tom presvedčiť keď dáme ešte teplý chlieb do igelitového sáčku – ten sa nám zarosí). Vyparovaním vody sa hmotnosť chleba zmenšuje. Teda ten istý chlieb má už na druhý deň menšiu hmotnosť.

Prečo nepraská nádoba z jenského skla, ktorá sa používa nielen k vareniu ale aj k pečeniu, kde dochádza k náhle veľkým zmenám teploty ?

Sklo tejto nádoby má veľmi malú teplotnú rozťažnosť.

Keď chce gazdinka zistiť, či sú vajíčka čerstvé,  ponorí ich do vody. Ak sa vajíčka potopia, sú čerstvé a ak plávajú , sú prinajmenšom podozrivé. Pokúste sa to vysvetliť.

Vajíčka, ktoré sa začali kaziť , obsahujú vo vnútri plyny, ktoré vznikli rozkladom organických látok, ktoré tvoria obsah vajíčka. (Podobne je to aj s konzervami , kde je to aj dobre viditeľné a plechovica sa pod tlakom týchto plynov vyduje.) Tieto plyny postupne vyprchajú (vajíčko nie je tak dokonale uzavreté ako konzerva),  čím sa zmenší jeho  hustota. Vajíčko je potom ľahšie a na vode pláva. (Voda nesmie byť slaná. Potom aj čerstvé vajíčko na vode pláva. )

Do nádoby s vodou vložíme celkom čerstvé vajíčko. Vajíčko sa ihneď ponorí. Pokúste sa zdvihnúť vajíčko na hladinu vody tak, aby ste sa ho nedotkli.

Do vody nasypeme soľ. Keď sa soľ vo vode rozpustí, bude hustota vody väčšia. Ak pridáme dostatočné množstvo soli, vajíčko , ktoré v čistej vode klesalo na dno, v slanej vode vypláva na hladinu.

Skúsená gazdinka vie, že do chladničky nemôže vkladať horúce jedlo. Aké je fyzikálne pozadie tejto skúsenosti?

 Pri vložení jedla s izbovou teplotou do chladničky dokáže chladiace zariadenie jeho teplotu znížiť za niekoľko minút. Chladiace zariadenie pracuje v krátkych po sebe idúcich intervaloch. Vložením horúceho jedla do priestoru studenšej chladničky dochádza k intenzívnemu odovzdávaniu tepla jedlom. Priestor chladničky sa zohrieva nad udržiavanú teplotu. Chladiace zariadenie odoberá uvoľňované teplo až kým sa vnútro chladničky neochladí na nastavenú teplotu (napr. 4oC). Pretože horúce jedlo odovzdá pri svojom ochladzovaní veľké množstvo tepelnej energie, proces chladenia prebieha pomerne dlho. Na dlhodobú prevádzku však chladiace zariadenie nie je prispôsobené a môže sa pokaziť.

Aké sú výhody a nevýhody starších hliníkových hrncov?

Hliník má nižšiu špecifickú tepelnú konštantu a hustotu v  porovnaní s teraz používanými materiálmi. Na zohriatie ľahkého hliníkového hrnca na požadovanú teplotu, potrebujeme dodať menej tepla ako u hrncov napr. liatinových alebo oceľových. Hliníkový hrniec sa preto rýchlejšie ohreje. Jeho nevýhodou je oxidácia hliníka a  nižšia odolnosť hliníka voči oteru, čím nespĺňa prísnejšie hygienické kritéria a je nahrádzaný modernejšími materiálmi.

Prečo slepačia polievka chladne pomalšie v porovnaní s diétnejšou polievkou?

Tuky sa do slepačej polievky uvoľnujú pri varení kuracieho mäsa. Tuk má menšiu hustotu ako voda a preto na základe Archimedovho zákona pláva na jej povrchu. Pri chladnutí polievky dochádza k výmene tepla medzi polievkou a okolím. Tukové škvrny na povrchu polievky pôsobia ako tepelný izolátor. Spomaľujú tepelnú výmenu a polievka chladne pomalšie v porovnaní s diétnou polievkou.

Prečo tuk pláva na povrchu polievky v podobe kruhových útvarov?

Povrchové napätie rozpusteného tuku je väčšie ako povrchové napätie vody. Sústava voda a tuk sa snaží zaujať povrch s minimálnou povrchovou energiou. Väčšie povrchové napätie tuku v porovnaní s povrchovým napätím vody teda spôsobuje to, že tuková škvrna musí v danej sústave minimalizovať veľkosť svojej plochy v porovnaní s plochou povrchu vody.

Pokusy:

Varíme s pokrievkou a bez nej

Použitie: Termika: teplo, merná tepelná kapacita vody, kalorimetria (SŠ)

Porovnanie spotreby elektrickej energie pri varení vody v hrnci bez pokrievky, s pokrievkou a v rýchlovarnej kanvici.

Pomôcky:  hrniec, pokrievka, teplomer, stopky, elektrický varič, teplomer, kuchynská odmerka, rýchlovarná kanvica.

Zistíme, aká je teplota studenej vody, ktorá tečie z vodovodného kohútika. Pripravíme si odmerku, pomocou ktorej odmeriame 1 l vody. Z dokumentácie k elektrickému sporáku alebo variču zistíme príkon platničky, na ktorej budeme variť a aj rýchlovarnej kanvice.

Do hrnca nalejeme liter studenej vody. Hrniec nezakryjeme pokrievkou a vodu uvedieme do varu. Zmeriame dobu, akú sme vodu ohrievali a zo známeho príkonu variča určíme spotrebu elektrickej energie. Pomocou hodnoty mernej tepelnej kapacity vody môžeme vypočítať, aké teplo voda prijala. Výpočtom spotreby elektrickej energie a výpočtom tepla určíme približnú účinnosť variča pri ohrievaní vody.

Pokus zopakujeme s rovnakým hrncom a s vodou rovnakej počiatočnej teploty. Tentokrát prikryjeme hrniec pokrievkou. Opäť zmeriame čas potrebný na ohriatie do varu a vypočítame približnú účinnosť. Porovnaním spotrebovanej energie zistíme, že pokrievka na hrnci nám šetrí energiu.

Posledný ohrev prevedieme v rýchlovarnej kanvici. Opäť privedieme do varu liter vody rovnakej počiatočnej teploty a vypočítame spotrebu elektrickej energie a účinnosť kanvice. Výsledky ukážu výhody rýchlovarnej kanvice. Tá spotrebuje na ohrev podstatne menej energie ako varič.

Pri ohrievaní vody v hrnci bez pokrievky dochádza k úniku vodnej pary do okolitého priestoru, a teda k výraznému odparovaniu vody z hladiny v hrnci. To je spojené s dosť veľkými stratami vnútornej energie. Keď je hrniec prikrytý pokrievkou, vzniká v priestore medzi hladinou a pokrievkou para, ktorá však neuniká preč a udržuje sa len isté množstvo pary v priestore pod pokrievkou. Nie je to tak energeticky náročné, ako keď para z hrnca stále uniká. Elektrická energia sa teda použije na ohrev vody a menej na výrobu pary. Ohriatie prebehne v tomto prípade rýchlejšie.

V oboch prípadoch (s pokrievkou aj bez nej) sa časť energie spotrebuje na ohrev okolitého vzduchu, hrnca a sporáku. V rýchlovarnej kanvici je špirála pod vodou na dne. Takmer všetko teplo vznikajúce pri prechode elektrického prúdu špirálou sa spotrebuje na ohrievanie vody.

 

Spotreba energie v domácnosti

Použitie: Grafické znázornenie nameraných hodnôt, výchova k ekologickému a ekonomickému mysleniu.

Elektrina : elektromer, príkon (ZŠ, SŠ)

Dlhodobá domáca úloha, pri ktorej žiaci skúmajú spotrebu elektrickej energie.

Žiaci si precvičia grafické znázorňovanie nameraných hodnôt, zoznámia sa s cenami energie pre domácnosť a pokúsia sa nájsť najnáročnejšie elektrické spotrebiče. Môžu sa pokúsiť navrhnúť na základe svojich zistení hospodárnejšie nakladanie s elektrickými spotrebičmi.

Žiakom zadáme úlohu, aby zistili, ktorý prístroj má najväčšiu spotrebu. Pôjde o to, nájsť spotrebič, ktorý dlhodobo spotrebuváva najviac elektrickej energie. Zároveň môžu žiaci hľadať spotrebiče s najväčším príkonom. Pri najnáročnejších elektrospotrebičoch potom možno spoločne hľadať možnosti, ako spotrebu obmedziť.

Meranie je dobré robiť raz denne vždy v rovnakú hodinu. Cez víkend sa môže meranie opakovať každú hodinu. Zaujímavé je preskúmať spotrebu práčky počas jedného prania. Príkon sa bude meniť, keď práčka ohrieva vodu, keď pláka a pod. K zaujímavým výsledkom môže dojsť pri meraní spotreby chladničky (mrazničky), ktorá nebola dlho rozmrazená a naopak, keď bola rozmrazená nedávno. Bude zaujímavé spočítať, koľko energie a peňazí sa dá ušetriť pri pravidelnom rozmrazovaní chladničky alebo mrazničky.