Univerzita Palackého v Olomouci Přírodovědecká fakulta

Katedra experimentální fyziky

BAKALÁ ŘSKÁ PRÁCE

Pokusy ve výuce fyziky

Autor: Jiří Hasil

Studijní program: B1701 Fyzika

Studijní obor: 1701R003 Fyzika se zaměřením na vzdělávání

Forma studia: Prezenční

Vedoucí práce: RNDr. Renata Holubová, CSc.

Termín odevzdání práce: Červenec 2013

Prohlašuji, že jsem předloženou bakalářskou práci vypracoval samostatně pod vedením RNDr. Renaty Holubové, CSc. a že jsem použil zdrojů, které cituji a uvádím v seznamu použitých pramenů. V Olomouci ………………. ...……………………….......

Rád bych poděkoval vedoucí bakalářské práce RNDr. Renatě Holubové, CSc. za její ochotu, rady a čas, který mi věnovala.

Dále pak děkuji Mgr. Františkovi Látalovi, Ph.D. za vznik videí, bez něhož by natáčení pokusů a věci s tímto související nejspíše vůbec nebyly realizovány.

Poděkování patří také všem ostatním, kteří mě jakýmkoliv způsobem podporovali.

Bibliografická identifikace: Jméno a příjmení autora Jiří Hasil Název práce Pokusy ve výuce fyziky Typ práce Bakalářská Pracoviště Katedra experimentální fyziky Vedoucí práce RNDr. Renata Holubová, CSc. Rok obhajoby práce 2013 Abstrakt Úkolem bakalářské práce je připravit přehled

demonstračních experimentů vhodných pro výuku fyziky na střední škole, popř. v základním kurzu fyziky v bakalářské etapě vysokoškolského studia. Experimenty budou vybrány z různých oblastí fyziky a budou připraveny v různých provedeních – od využití komerčně dodávaných přístrojů od výrobců učebních pomůcek až po použití jednoduchého vybavení prostředků každodenní spotřeby. Popis experimentů bude doplněn fotodokumentací.

Klíčová slova Difuze, vnitřní energie, tání ledu, mechanický ekvivalent tepla, čínský ptáček.

Počet stran 35 Počet příloh 1x DVD Jazyk Český

Bibliographical identification: Autor’s first name and surname Jiří Hasil Title Experiments in Physics Education Type of thesis Bachelor Department Department of Experimental Physics Supervisor RNDr. Renata Holubová, CSc. The year of presentation 2013 Abstract The purpose of this bachelor thesis is to make

a summary of demonstrational experiments which are suitable for education of physics at secondary school, or at basic course of physics in bachelor stage of university studies. Experiments will be chosen from different parts of physics and will be used in different ways – from commercially delivered products of school suppliers to simple products of daily use. Description of experiments will be supplemented by photo documentations.

Keywords Diffusion, internal energy, ice melting, mechanical equivalent of heat, dunking bird.

Number of pages 35 Number of appendices 1x DVD Language Czech

6

Obsah

1. ÚVOD ..................................................................................................................................................... 7

2. PŘEHLED STUDIJNÍ LITERATURY............................................................................................... 8

2.1. POKUSY Z FYZIKY NA STŘEDNÍ ŠKOLE............................................................................................... 9

3. ZÁKLADNÍ POZNATKY Z MOLEKULOVÉ FYZIKY A TERMODYN AMIKY ..................... 12

3.1. DIFUZE............................................................................................................................................ 12

3.1.1. O difuzi ................................................................................................................................... 12

3.1.2. Ukázka difuze ......................................................................................................................... 13

3.2. PŘILNAVOST A SOUDRŽNOST........................................................................................................... 14

3.2.1. Návrh pokusu.......................................................................................................................... 14

4. VNITŘNÍ ENERGIE T ĚLESA.......................................................................................................... 17

4.1. ZMĚNA VNITŘNÍ ENERGIE KONÁNÍM PRÁCE.................................................................................... 17

4.1.1. Zvýšení vnitřní energie kapaliny konáním práce.................................................................... 17

4.1.2. Mechanický ekvivalent tepla................................................................................................... 19

4.2. ZMĚNA VNITŘNÍ ENERGIE TEPELNOU VÝMĚNOU ............................................................................. 22

4.2.1. Tepelná výměna mezi vodou a ledem ..................................................................................... 23

4.2.2. Tání ledu................................................................................................................................. 23

4.3. PŘENOS VNITŘNÍ ENERGIE PROUDĚNÍM ........................................................................................... 24

5. DRUHÝ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON...................... .................................................................. 26

5.1. ČÍNSKÝ PTÁČEK .............................................................................................................................. 26

6. ZÁVĚR ................................................................................................................................................. 30

POUŽITÉ VELI ČINY ............................................................................................................................ 32

PŘÍLOHY................................................................................................................................................. 33

SEZNAM POUŽITÝCH PRAMEN Ů .................................................................................................... 34

7

1. Úvod

Pokusy z fyziky jsou nedílnou součástí výuky tohoto předmětu. Jak jinak bychom

také mohli žákům, studentům a laické veřejnosti přiblížit teorii. Nejlepším způsobem

učení teorie je přeci praxe.

Experimenty předváděné ve výuce sice zaberou nějaký čas navíc, a tím pádem

učitel nejspíše přijde o nějakou minutu z výuky, kdy by mohl žáky zahltit pro mnohé

z nich nic neříkajícími nebo stěží pochopitelnými fakty, ale výsledky výuky ozvláštněné

pokusy budou o poznání lepší. Žák si lépe zapamatuje, co viděl na vlastní oči a bavilo

ho, než jenom obyčejné zapamatování a reprodukce holých fakt. Navíc jistě také lépe

pochopí souvislosti v učivu a učivo samotné. Posluchačstvo rádo uvidí jakýkoliv pokus,

ať už se jedná o naprosto primitivní demonstraci rychlosti difúze v závislosti na teplotě,

nebo o nějaký složitější pokus, či laboratorní úkol.

Jako cíl této práce jsem si stanovil provedení rešerše zdrojů, odkud je možno

demonstrační pokusy čerpat, a vybrané experimenty jsem si také vyzkoušel a popsal.

Některé z nich budou používat jednoduché pomůcky dostupné v domácnosti, jiné pak

budou vyžadovat pomůcky specifičtějšího rázu od výrobců učebních pomůcek.

V dnešní době zájem o fyziku a přírodovědné předměty všeobecně klesá,

proto je potřeba dosáhnout i v těchto oblastech vzdělání jisté konkurenceschopnosti vůči

humanitním předmětům. Z těchto důvodů je důležité výuku žákům zatraktivnit. Právě

k tomu má dojít za použití ukázek fyziky v praxi, užitím pokusů ve výuce, popřípadě

prováděním laboratorních cvičení. Dalším cílem této práce je snaha pomoci učitelům

fyziky zaujmout své žáky a přiblížit jim probíranou teorii pomocí praktických ukázek.

Ideálním cílem by pak bylo vyvolat v žácích, zejména středních škol, takový zájem,

aby žáci sami od sebe jevili o tento předmět zájem či měli ambice jej studovat

do budoucna.

8

2. Přehled studijní literatury

Existuje spousta zdrojů, kde učitelé fyziky mohou nalézt návody k pokusům

z fyziky, či se jimi inspirovat. Jako jeden ze základních zdrojů těchto manuálů bych

uvedl řadu publikací Pokusy z fyziky na střední škole. Jedná se o čtyřdílnou sérii knížek

napsanou prof. RNDr. Emanuelem Svobodou, CSc. se svým kolektivem, poprvé

vydaných v letech 1997 až 2001. Tato díla navazují a jsou plně v souladu s řadou

učebnic Fyzika pro gymnázia, taktéž od nakladatelství Prometheus. Více se tomuto

budu věnovat níže.

V učebnicích Fyzika pro gymnázia najdeme několik málo základních pokusů

přímo souvisejících s učivem. Nejsou časově náročné, ani složité na přípravu. Tyto

pokusy jsou pravděpodobně nejlepší volbou pro vyučujícího, nicméně jich zde

nenajdeme mnoho.

Sborník Veletrhu nápadů učitelů fyziky, jež se dá nalézt online na adrese

http://vnuf.cz/ nabízí nepřeberné množství různých praktických ukázek. To do takové

míry, že projít jenom jedno téma z celé oblasti fyziky zabere spoustu času. Osobně jsem

prošel náhodně několik pokusů z různých kapitol. Mé hodnocení ani zdaleka nemůže

být objektivní a nejsem osobou s praxí, ale mám v živé paměti výuku fyziky

na gymnáziu jako žák, proto mi většina pokusů přišla vhodných na různé popularizační

akce škol, do kroužků fyziky, či praktických hodin (rozuměno laboratorních cvičení).

Jde tedy hlavně o pokusy zajímavé, někdy i kompletně pojímající širší část

problematiky a nepochybně originální [1].

Přímo do hodin výuky bych volil pokusy spíše kratšího a jednoduššího rázu.

Vhodnější na výběr pokusů do hodiny by byly asi publikace Pokusy z fyziky na střední

škole.

Internetový portál pro sdílení videí www.youtube.com je jedním z moderních

nástrojů, kde se nachází nepřeberné množství videosouborů s demonstračními ukázkami

fyziky. Stačí pouze vědět, co uživatel hledá a zadat do vyhledávače portálu. Je lepší

zadat hledaný výraz v angličtině, s největší pravděpodobností bude nabídka odkazů

širší. Vyučující pak má možnost pustit odkaz ve výuce přímo pomocí multimediální

techniky, nebo si podle videa pokus připraví a žákům předvede naživo. Najdeme zde

ukázky jak na profesionální úrovni, tak například i kratičké domácí filmy žáků různého

věku s nadšením pro přírodní vědy. Namátkou z těch profesionálnějších zahraničních

odkazů bych zmínil kanál „physicseducation“ a také „SteveSpanglerScience.“ Youtube

9

disponuje velkou spoustou autorů ukázek. Nevylučuje se ani zábavnější forma podání

problematiky v daném klipu. Jde tedy o rychlý, levný a jednoduchý způsob ukázek

fyzikálních experimentů, přičemž vyučujícímu stačí k přípravě minuta hledání toho

správného odkazu. Nicméně žáci, na rozdíl od demonstrace pokusů přímo v učebně,

mohou video považovat za podvod. Zkrátka ukázky v reálu budou mít pro obecenstvo

větší hodnotu [2].

Na metodickém portále RVP (www.rvp.cz) nalezneme nespočet článků

souvisejících s výukou fyziky. Demonstračních pokusů vhodných do běžné vyučovací

hodiny zde moc nenajdeme. Většina příspěvků je zaměřena na laboratorní výuku.

Některá témata souvisejí spíše s výukou fyziky všeobecně, ale například nápad

dramatizace ve výuce fyziky je poněkud problematický (vzhledem k časové náročnosti)

a dosti neefektivní, vhodné spíš na školu základní. Možná by bylo v rámci

mezipředmětových vztahů lepší zakomponovat fyziku do dramatického kroužku.

Jiné příspěvky nabízejí také pracovní, metodické a teoretické listy, avšak jde

o známá témata a pracovní listy si může každý učitel vytvořit sám, proto jsem toto

shledal nezajímavým. Samozřejmě články se dají hodnotit také podle autorů, velmi

dobrými jsou jistě články zejména od Jaroslava Reichla, které jsou pečlivě připravené,

zajímavé a netradiční [3].

Fyzweb jsou webové stránky, nabízející pokusy z fyziky řazené dokonce přímo

podle učebních textů a jejich kapitol. Jedná se z velké části o známé pokusy, ovšem

k jejich provedení autoři používají běžně dostupné jednoduché pomůcky a moderní

měřicí přístroje, zejména systém LabQuest společnosti Vernier. Využití této technologie

pak urychlí provedení pokusů, či laboratorních prácí a jistě vzbudí v žácích větší

pozornost, nicméně není vhodné používat ve výuce pouze datalogery. Jistě by se

z výuky neměly vytratit měřicí přístroje klasického rázu [4].

2.1. Pokusy z fyziky na st řední škole První díl této stejnojmenné čtyřdílné publikace se věnuje mechanice. Její první

kapitola pojednává o kinematice hmotného bodu, kde najdeme 5 způsobů, jak znázornit

rovnoměrný přímočarý pohyb. Často autor používá metronom a vzduchovou dráhu.

Osobně bych navrhoval nejjednodušší způsob ukázky tohoto pohybu, uvedený pouze

v poznámce, za pomocí autíčka na baterie jedoucího po přímce. Další možností

pro zajištění přímé trajektorie je použití modelů vláčků, jež by se daly využít také

v kapitole o setrvačnosti, nicméně pořizovací cena je v řádu tisíců korun. Z osobní

10

zkušenosti vím o možnosti uplatnění modelové železnice i v několika dalších kapitolách

fyziky.

Velmi efektní je pak znázornění zákona akce a reakce pomocí dvou siloměrů,

či šikmý vrh znázorněný proudem vody. Určitě bych pak zmínil z publikace pokusy

pojednávající o rovnovážné poloze tělesa, rozkladu sil, atd. Najdeme zde návody

vhodné do výuky i do laboratorních cvičení (pro svou časovou náročnost), avšak někdy

je zapotřebí speciálního zařízení jako je aerodynamický tunel, či vzduchová dráha,

a další. Toto platí pro všechny díly [5].

Druhý díl se věnuje molekulové fyzice a termice, mechanickému kmitání a vlnění

a akustice. Vzhledem k počtu 155 pokusů věnujících se 3 oblastem fyziky hodnotím

velice kladně různorodost pokusů. Většina pokusů se neopakuje a nejde o různé variace

téhož experimentu [6].

Pro šíření vlnění autor knihy mj. využívá rázostroj (Newtonova houpačka),

což žáky jistě zaujme a mohou si funkci tohoto stroje sami vyzkoušet.

Třetí kniha se zabývá elektřinou a magnetismem. Najdeme zde 15 pokusů

využívajících zelektrovanou vinidurovou či skleněnou tyč, dále je hojně využívána

Wimshurstova (indukční) elektrika, jež nechybí snad v žádném kabinetě fyziky.

Velkou pozornost žáků jistě upoutá pokus E 1.27 využívající autíčko a vatu

s benzínem, čímž se demonstruje reálná situace, v níž blesk udeří do automobilu.

Neshledal jsem však rozdíl v pokusu E 3.9 a E 3.10. Jediný rozdíl je v nahrazení

klasické žárovky LED diodou.

U úloh s polovodičovými diodami, kde je to technicky možné, například

u Grätzova zapojení diod, bych navrhoval pro ukázku použít LED diody, avšak by to

vyžadovalo jisté úpravy, zejména frekvenci usměrňovaného napětí.

Dynamo s permanentním magnetem lze také získat jednoduše vymontováním

elektromotorku nacházejícího se ve většině hraček pro děti [7].

Kapitoly o fyzikálních základech elektroniky, elektromagnetickém kmitání a vlnění

a kapitola o integrovaných obvodech obsahují experimenty poněkud náročné vzhledem

k učivu fyziky na gymnáziích, kde se např. integrované obvody probírají okrajově.

Čtvrtý díl se skládá ze dvou částí. Na začátek jsou zařazeny pokusy z optiky,

následují úlohy z jaderné fyziky. V druhé části pak najdeme rozbor a popis jednotlivých

školních pomůcek používaných v literatuře nebo nalézajících se v kabinetu fyziky.

Nicméně je nutno říci, že velká spousta těchto pomůcek je již zastaralých, nepoužívají

se, či jimi škola jednoduše nedisponuje. Tato druhá část knihy je pak použitelná spíše

11

jenom pro vyučující, případně pro jedince, jež by se rádi dověděli více o složení či

principu fungování některých přístrojů a pomůcek [8].

12

3. Základní poznatky z molekulové fyziky

a termodynamiky

Na základě výše uvedené rešerše jsem zjistil, že jednou z oblastí, která obsahuje

malé množství popsaných demonstračních experimentů, je molekulová fyzik

a termodynamika. Proto jsem v rámci této práce vybral a vyzkoušel několik

experimentů vhodných k zařazení do výuky jako experimenty demonstrační. Tento

výběr jsem uskutečnil na základě velké absence pokusů z tohoto tématu fyziky

na střední škole, kde jsem studoval (Gymnázium Hodonín).

Látky kteréhokoliv skupenství se skládají z částic, které se neustále a neuspořádaně

(chaoticky) pohybují. Tento jev se nazývá tepelný pohyb. Můžeme ho nepřímo sledovat

difuzí, osmózou, nebo Brownovým pohybem. Částice na sebe působí navzájem silami

odpudivými při malých vzdálenostech a přitažlivými při větších vzdálenostech.

Částice mohou vykonávat pohyb posuvný, např. v plynech, otáčivý (u více-

atomových molekul plynu) nebo pohyb kmitavý v případě kapalných a pevných látek.

Jednou ze základních disciplín fyziky je termika, která zkoumá tepelné jevy

na základě makroskopických veličin, jako jsou teplota, tlak, objem a teplo [9].

3.1. Difuze

Difuze patří k nejzákladnějším probíraným tepelným dějům. Často však vyučující

na školách k tomuto učivu neukazují žádný demonstrační pokus. Většinou jej jenom

teoreticky odpřednáší. Nicméně jde o časově nenáročný experiment, tak proč si jej

neukázat v praxi. V knize Pokusy z fyziky na střední škole 2 jsem našel níže uvedený

pokus, který jsem obohatil o znázornění rychlosti děje v závislosti na teplotě prostředí.

3.1.1. O difuzi

„Difuze je samovolné pronikání částic jedné látky mezi částice druhé látky téhož

skupenství, jsou-li tělesa z těchto látek uvedena do vzájemného styku [10, str. 16].“

Tento děj nastává nejrychleji u plynů, nejpomaleji pak u pevných látek. Je to dáno

vnitřní strukturou látek, kdy pevné látky mají stavbu krystalické mřížky, tudíž se jedno-

tlivé částice nemohou volně pohybovat. Naopak u plynů je značný prostor mezi

částicemi, větší než u kapalin, a proto dochází k difuzi nejrychleji.

13

Difuze je také závislá na okolní teplotě a tlaku. Pokud se budeme bavit o teplotě,

platí, že vyšší teplota znamená rychlejší průběh procesu. U tlaku je tomu naopak,

vyšší tlak značí zpomalení procesu.

3.1.2. Ukázka difuze

Přesto, že jde o běžný experiment, jenž by neměl být problém předvést během

výuky, rozhodl jsem se tuto úlohu vyzkoušet. Osobně jsem se s tímto pokusem ve výuce

nesetkal.

Pomůcky:

2 sklenice, 2 čajové lžičky, studená voda, horká voda, hypermangan, pinzeta.

Příprava a provedení pokusu:

Do jedné sklenice nalijeme studenou vodu. Pro lepší pozorování můžeme vodu

ochladit ještě ledem, aby byla studenější. Do druhé sklenice dáme vařící vodu.

Na lžičky pinzetou nabereme přibližně stejné množství manganistanu draselného

(hypermanganu) 4KMnO . Do každé ruky vezmeme jednu lžičku a opatrně jejich obsah

vysypeme do sklenic.

V přiloženém videu na DVD (nebo dostupné veřejně také online

na pokusy.upol.cz), které je součástí práce, můžeme vidět výsledky shodující se s teorií.

Hypermangan se ve vodě rozpouští a vzniká nám růžová stopa roztoku ve vodě.

Zanechaná stopa slábne a zabarvuje své okolí, tudíž dochází k pronikání jedné látky

do látky druhé neboli k difuzi. Vidíme, že v chladnější vodě (sklenice na pravé straně)

se hypermangan rozpouští pomaleji a zároveň lze pozorovat závislost rychlosti difuze

na teplotě látky. Jestliže na levé straně je horká voda, dochází rychleji k tepelnému

pohybu částic, tudíž k rychlejšímu difundování částic roztoku manganistanu draselného

ve vodě.

Pokus lze také provést s jinými kapalinami, např. etanolem. Můžeme pak

porovnat rychlost difuze v různých kapalných látkách.

14

Obr. 1. Průběh difuze roztoku manganistanu draselného ve vodě.

3.2. Přilnavost a soudržnost

Částice na sebe navzájem působí silami, které jsou při větších vzdálenostech

přitažlivé, při menších vzdálenostech odpudivé. Tyto síly mají původ v elektrických

silách.

Existenci přitažlivých sil dokazuje například přilnavost dvou dotýkajících se těles,

soudržnost mezi částicemi tělesa nebo přitažlivé síly mezi částicemi téže (nebo také

různých) látky [10].

3.2.1. Návrh pokusu

Položíme-li skleněnou desku na povrch vody a destičku pomalu začneme zvedat,

zpočátku budeme muset vyvinout větší sílu, spolu s destičkou se trochu zvedne i hladina

vody pod ní. Poté destičku od vody odtrhneme, avšak destička bude zespodu mokrá.

Došlo totiž k oddělení vody od vody, neboť mezi molekulami vody a skla působí větší

přitažlivé síly (přilnavost), než je tomu u soudržných sil molekul vody [11].

Stejný jev přilnavosti se využívá i při psaní křídou na tabuli.

Pomůcky:

15

Siloměr systému Vernier propojený s PC, voda, miska, skleněná deska, přísavka

s háčkem, saponát.

Příprava a provedení pokusu:

Do dostatečně veliké misky dáme vodu. Ke skleněné desce (v našem případě

o rozměrech 10x10 cm) přichytíme uprostřed (kvůli těžišti) přísavku. Siloměr,

ze systému LabQuest, propojíme s jednotkou, kterou jsou jednotlivé komponenty

systému propojovány s počítačem. Spustíme příslušný software. Naše měřící zařízení

(siloměr připojený k PC) zahákneme o háček přísavky. Skleněnou desku dáme

na hladinu vody a v programu spustíme sběr dat měření. Pokud možno, co nejopatrněji

(konstantní silou) taháme za siloměr a snažíme se vytáhnout skleněnou desku.

Z počátku pouze poroste velikost použité síly. V bodě, kdy bude vyvinutá síla větší než

síly soudržnosti mezi molekulami vody, dojde k odtržení skleněné desky od vodní

hladiny.

Na grafu 1 (modrá stopa) vidíme rostoucí sílu. Po té, co se síly koheze vody

a vyvinuté síly, kterou se snažíme skleněnou desku vytáhnout z vody, vyrovnají,

dosáhneme maxima na grafu. Budeme-li pokračovat ve vytahování desky z kapaliny,

dojde k náhlému poklesu zaznamenané síly na siloměru. Došlo ve skutečnosti k odtržení

molekul vody mezi sebou, nikoliv k odtržení skleněné desky od vodní hladiny.

Dokazuje to přítomnost vodních kapek na spodní straně skelněné desky.

Pokus zopakujeme s přidáním malé kapky saponátu na nádobí. Jak vidíme

na grafu 1 (růžová stopa), maximum již není tak zřetelné a je mnohem nižší než

v případě použití vody bez saponátu, neboť prostředky na mytí nádobí snižují

povrchové napětí vody, tedy i kohezi mezi molekulami kapaliny. Největší přínosem

těchto prostředků jsou nezasychající kapky vody na nádobí. Voda jednoduše z nádobí

steče.

Časová osa na grafu 1 je pro popis experimentu nepodstatná, jde pouze o časový

úsek 3 s, během kterého došlo k provedení experimentu, tj. během 3 s došlo k jednomu

odtržení skleněné desky od vodní hladiny (jde o maximální hodnoty průběhu grafu).

Zvětšení výchylky na samém počátku měření je důsledkem snahy umístit skleněnou

desku na hladinu, neboť sklo má větší hustotu než voda a potápí se. Velikost síly

potřebné k odtržení destičky ukazuje maximum křivky v grafu 1, kde lze porovnat obě

síly – odtržení od vodní hladiny a odtržení od vodní hladiny se saponátem. Lze ukázat,

že síla ve druhém případě je menší. Bod odtržení je znázorněn vždy maximem průběhu

funkce.

16

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 1 2 3 4

Velikost síly vyvinuté k vytažení sklen ěné desky

z vody

z vody se saponátem

t [s]

F [N]

Graf 1: Měření potřebné síly k vytažení skleněné desky z vody ven.

Obr. 2: Měření přilnavosti (šlo o první pokus měření, kdy jsme ověřovali funkčnost, lepicí páska

a provázek pak byly nahrazeny přísavkou).

17

4. Vnit řní energie t ělesa

Každé těleso má svoji vnitřní energii. Jde o celkový součet energií, tj. součet

energie kinetické, rotační (molekuly mohou vykonávat točivý pohyb), vibrační

(molekuly kmitají kolem rovnovážných poloh) a potenciální.

Tuto vnitřní energií tělesa můžeme měnit konáním práce nebo tepelnou

výměnou.

Platí první věta termodynamiky neboli První termodynamický zákon:

„Přírůstek vnitřní energie U∆ soustavy se rovná součtu práce W vykonané okolními

tělesy působícími na soustavu silami a tepla Q odevzdaného okolními tělesy soustavě:

QWU +=∆ “ (1)

[10, str. 66].

4.1. Změna vnit řní energie konáním práce

Aby bylo možné konat práci, musí mezi tělesy docházet k tření. Částice ležící

na styčných plochách se vzájemnými nárazy více rozkmitají. Dochází tak ke vzniku

tepla, které si částice mezi sebou předávají, zvyšuje se teplota obou těles, tím roste

i jejich vnitřní energie.

Vnitřní energii tělesa lze měnit konáním práce.

Ve spoustě případů je zvyšování teploty těles nežádoucí. Při práci vykonanou

motory vzniká teplo, které většinou odvádíme tepelnou výměnou vody, jež cirkuluje

v chladicích zařízeních, jindy se k chlazení strojů využívá například proudící vzduch

[10].

4.1.1. Zvýšení vnit řní energie kapaliny konáním práce

Pomůcky:

Tepelně izolovaná nádoba, magnetická míchačka, digitální teploměr s přesností

0,1°C, glycerol.

Příprava a provedení pokusu:

Nádoba musí být tepelně izolovaná, abychom dosáhli nejnižších možných ztrát.

Naplníme ji glycerolem nebo jinou látkou o malé měrné tepelné kapacitě. Do nádoby

vložíme teploměr, změříme počáteční a koncovou teplotu. Zapneme míchačku

na 10 až 15 min, tzn. kapalině bude dodávána práce. Na teploměru odečteme teplotu

18

kapaliny na začátku a na konci míchání. Jestliže dojde ke zvýšení teploty kapaliny,

konáním práce jsme zvýšili její vnitřní energii [6, str. 26].

Pokus byl proveden v několika variantách. V prvním provedení byl použit

glycerol o objemu 100 ml umístěný v magnetické míchačce, jež jsme vždy po nějaké

době vypnuli a změřili teplotu. Výsledky jsou umístěny v tabulce 1.

Tabulka 1: naměřené teploty glycerolu v závislosti na čase míchání

čas [min:s] teplota [°C]

0:00 22,5

11:00 22,7

18:20 23,0

26:52 23,1

Obr. 3.: Měření změny vnitřní energie kapaliny konáním práce magnetickou míchačkou.

Experiment je mnohem průkaznější při použití tyčového mixéru. Tato varianta

byla také provedena. Během 5 min míchání 100 ml glycerolu v tepelně izolované

nádobě pomocí tohoto přístroje teplota stoupla dokonce z 22,4 °C na 53,3 °C, tedy

o 30,9 °C.

V neposlední řadě byl glycerol nahrazen vodou o stejném objemu. Vzhledem

k přibližně dvojnásobné měrné tepelné kapacitě vody byl pak vzestup teploty nižší,

19

nicméně velice dobře pozorovatelný. Voda zvýšila za stejných podmínek svoji teplotu

z 27,5 °C na 37,1 °C.

Při této demonstraci mohou také žáci pozorovat změnu vlastností glycerolu,

který mění své fyzikální vlastnosti (viskozitu) v závislosti na teplotě.

4.1.2. Mechanický ekvivalent tepla

Mechanický ekvivalent tepla je předchůdcem 1. termodynamického zákona,

tj. zákona zachování energie.

K tomuto experimentu budeme potřebovat Joulův stroj. Jde o zvýšení vnitřní

energie kapaliny konáním práce, která je způsobena pádem tělesa.

Joulův přístroj se skládá z tepelně izolované nádoby s kapalinou a teploměrem.

Do nádoby je umístěna míchačka, která bude roztáčena pomocí provázku, na jehož

koncích budou umístěna závaží. Tato závaží pak budou tíhovou silou přitahována

k zemi a budou padat. Pád bude brzděn vykonávanou prací. Třecí síly a ztráty ve stroji

nebudeme uvažovat. Potenciální energie padajících závaží se bude měnit v kinetickou.

Svým pádem tělesa způsobí roztočení a otáčení míchačky, která tak bude konat práci,

jež bude rovna potenciální energii závaží před pádem. V důsledku konání práce stejně

jako v předchozí kapitole 4.1.1. bude docházet ke zvyšování vnitřní energie kapaliny,

kterou nám bude znázorňovat nárůst teploty na teploměru.

Budeme-li předpokládat 100% účinnost Joulova stroje, pak W=Q, v tomto

případě se bude mechanická práce rovnat potenciální energii závaží W= pE .

ghmEp 1= (2)

( 1m je hmotnost závaží)

tcmQ ∆= 2 (3)

( 2m je hmotnost kapaliny; delta značí změnu teploty, v tomto případě její nárůst), tedy

platí:

cm

ghmt

2

1=∆ . (4)

Ze vztahu (4) tedy vidíme, že vzrůst teploty kapaliny závisí na výšce pádu a hmotnosti

tělesa, na hmotnosti a měrné tepelné kapacitě kapaliny. Mechanický ekvivalent tepla

je teplo dodané tělesem, jejž svým pádem konalo mechanickou práci. Tyto dvě veličiny

jsou si rovny. Tento experiment předvedl James Prescott Joule (1818-1889) již roku

1843 [12]. Protože jsem neměl k dispozici Jouleův stroj, pokusil jsem se experiment

20

realizovat pomocí jednoduchých pomůcek dostupných v laboratoři nebo vyrobených

doma.

Pomůcky:

Kalorimetrická nádoba, glycerol, míchačka, závěs, závaží, stojany, teploměr

s přesností 0,01 °C.

Příprava a provedení pokusu:

Do kalorimetrické nádoby nalijeme 300 ml glycerolu a ponoříme do něj

míchačku zavěšenou na závěse s minimálním odporem. Míchačka je provázkem spojena

s dvěma závažími tak, aby volným pádem závaží míchačku roztočila (lze provést

s jedním závažím, nicméně byla volena závaží dvě kvůli stabilitě našeho amatérsky

vyrobeného zařízení). Byla použita dvě závaží o hmotnosti 100 g. Změříme počáteční

teplotu kapaliny. Spustíme závaží dolů, vytáhneme je nahoru a opět spustíme. Celý

proces několikrát opakujeme. Tento proces je poněkud zdlouhavý. Aby došlo

k prokazatelnému zvýšení vnitřní energie kapaliny konáním mechanické práce, musíme

ho opakovat, kolikrát je potřeba. Pro výpočty lze použít klasickou středoškolskou

fyziku. V našem případě byl pád a vytažení závaží opakován přibližně 30krát, kdy došlo

k zvýšení teploty glycerolu přibližně o 0,1 °C. Při další sérii třiceti pádů a vytažení pak

došlo opět k zvýšení o 0,1 °C, nicméně při třetí sérii ke zvýšení teploty prokazatelně

nedošlo, neboť jsme měli k dispozici pouze teploměr s přesností 0,1 °C. Jak si ukážeme

výpočtem níže, naše měření bylo značně nepřesné a náš stroj měl také jistě nižší

účinnost, tudíž pro prokazatelnost měření bychom museli použít přístroj vyrobený

na zakázku, či nějaký komerčně dodávaný Joulův stroj. Nicméně jako demonstrační

experiment byla naše aparatura použitelná.

Pro lepší realizaci experimentu pak navrhuji použití mixéru nebo míchačky

o známém výkonu. Vypočítali bychom vykonanou práci přístroje, která by nahrazovala

velikost energie dodanou soustavě v případě dvou padajících a vytahovaných závaží.

kg 2,0

m 100,3ml 300

mkg 1260

KkgJ 2400

1

33-

3-

-1-1

=⋅==

⋅=

⋅⋅=

m

V

c

ρ

[8, str. 219]

Vρm ⋅=2 . (5)

21

Podle vztahu (2) vypočítáme energii E vykonanou poté, co závaží 90 krát spadla na zem

a byla vytažena.

J 247,212m 7,0smkg 81,9kg 2,0180180180 -2 =⋅⋅⋅⋅⋅=⋅=⋅= mghEE P

Ze vztahu (3) a (5) vypočítáme teplo dodané kapalině při zvýšení teploty o 0,2 °C

(změna teploty odpovídá 0,2 K).

J 44,181K 2,0KkgJ 2400m 103,0mkg 1260 -1-1-33-3 =⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅=∆⋅⋅⋅= −tcVQ ρ .

Při 100% účinnosti Joulova stroje by mělo platit, že E=Q. Naše měření bylo zatíženo

chybou způsobenou málo citlivým teploměrem, nedostatečným množstvím opakování

a v neposlední řadě bylo ovlivněno ztrátou energie vynaloženou k překonání třecích sil

aparatury.

Obr. 4: Schéma Joulova stroje.

Na schématu Joulova stroje lze vidět, že nádoba disponuje pevnými lopatkami. To

proto, aby pevné lopatky pohyb kapaliny brzdily [10, str. 204]. V našem stroji však

pevné lopatky nebyly.

22

Obr. 5: Aparatura pro znázornění mechanického ekvivalentu tepla.

Tento experiment je velice názorný a jednoduchý na pochopení, nicméně pro

časovou náročnost přípravy a velkou chybu měření tento experiment nedoporučuji,

neboť není vhodný jako demonstrační ukázka do výuky.

4.2. Změna vnit řní energie tepelnou vým ěnou

Změna vnitřní energie tepelnou výměnou nastává, pokud dojde ke kontaktu tělesa

teplejšího (tělesa s vyšší vnitřní energií) s tělesem chladnějším (tělesem s nižší vnitřní

energií). Částice si mezi sebou energii předávají a dochází k vyrovnání teplot těles.

Energie se přenáší tedy vždy z míst s vyšší teplotou do míst s nižší teplotou. Teplejší

těleso se chladí a chladnější těleso ohřívá. Říkáme, že chladnější těleso přijímá teplo Q,

dochází tak k tepelné výměně bez uskutečnění práce.

V uzavřené soustavě těles pak platí zákon zachování energie a kalorimetrická

rovnice: Velikost tepla odevzdaného 1Q je stejná, jako velikost tepla přijatého 2Q ,

tedy 21 QQ = .

23

4.2.1. Tepelná vým ěna mezi vodou a ledem

Pomůcky:

Voda, tvořítko na led, potravinářské barvivo, mrazicí box, sklenice.

Příprava a provedení pokusu:

Vodu silně obarvíme potravinářským barvivem a nalijeme do tvořítka na led.

Umístíme do mrazicího boxu a počkáme, dokud nevznikne led. Do sklenice napustíme

vodu.

Vyndáme kostku ledu z mrazicího boxu a položíme na hladinu vody ve sklenici.

Tepelnou výměnou bude docházet k tání ledu.

Na hladině vody ve sklenici se nám bude utvářet vrstva obarvené vody. Vzhledem

k tomu, že voda roztátá z ledu je chladnější než zbytek vody ve sklenici, tak v důsledku

rozdílných hustot nám bude obarvená voda okamžitě klesat ke dnu skleničky,

přičemž bude neustále docházet k tepelné výměně. V reálu jde krásně vidět rozvrstvení

vody podle teploty, kdy u dna bude voda sytě obarvená, intenzita barvy bude směrem

vzhůru klesat a těsně pod hladinou uvidíme proužek vody čisté. Působením tepelné

výměny, když voda dosáhne v celém objemu sklenice stejné teploty, dostaneme také

rovnoměrné rozložení barvy ve sklenici [13].

Čím větší je objem nádoby s vodou, kde necháme led rozpouštět, tím lépe

viditelný bude jev rozvrstvení. Na videu jsme použili nádobu o objemu 3 l.

4.2.2. Tání ledu

Jedná se o shodný pokus s 4.2.1., kdy experiment inovujeme. V tomto pokusu

půjde o znázornění tání ledu v různých kapalinách. Tání ledu je závislé na součiniteli

tepelné vodivosti látky λ , v níž má k rozpouštění dojít. Platí, že čím větší tato veličina

je, tím dříve se v ní kostka ledu rozpustí.

Úlohu je možno provést s použitím vody, oleje, osolené vody, alkoholu, benzinu

a jakýmikoliv kapalinami, které máme k dispozici [14].

Podle MFChT má olej součinitel teplotní vodivosti okolo -1-1 Km W18,0 ⋅⋅ ,

voda pak -1-1 Km W56,0 ⋅⋅ [15]. Led ve vodě se rozpustil mnohem rychleji než v oleji.

Potvrdila se nám teorie v praxi, kdy kostka ledu roztála v látce s vyšším součinitelem

tepelné vodivosti rychleji, než shodná kostka ledu v oleji, tj. kapalině o nižším

součiniteli tepelné vodivosti.

24

Zároveň také pozorujeme různé hustoty látek, kdy led v oleji klesl ke dnu,

a při rozpouštění se tato obarvená voda držela při dně nádoby.

Obr. 6.: Tání ledu ve vodě (vlevo) a v rostlinném oleji (vpravo).

4.3. Přenos vnit řní energie proud ěním

Proudění neboli konvekce je děj, při kterém se mění poloha částic ve větším

měřítku. Nejenže částice s sebou unášejí energii, ale přemísťují také samy sebe. Jde

o přenos energie a hmotnosti současně. Prouděním se teplo může šířit jen v kapalinách

a plynech.

Proudění může být nucené, tj. způsobeno např. čerpadlem (rychlostní pole je

nezávislé na poli teplotním), nebo volné. Volná konvekce je způsobena rozdílnou

hustotou látky, která je závislá na její teplotě. Vznik teplotních rozdílů pak způsobuje

proudění tekutiny [9, str. 50].

Pomůcky:

Voda, potravinářské barvivo, speciálně zahnutá trubice, široká kádinka, svíčka,

sirky, stojan.

Příprava a provedení pokusu:

Dostatečně širokou kádinku s nižším okrajem naplníme vodou. Speciální trubici,

která slouží ke znázornění tohoto pokusu, si také naplníme vodou, ucpeme oba konce

(vzhledem k atmosférickému tlak vzduchu stačí ucpat pouze jeden konec),

aby se do ní nedostaly vzduchové bublinky, a trubici ponoříme do již připravené

kádinky s vodou a konce trubice uvolníme. Trubici upevníme do stojanu, neustále však

musí mít oba dva konce ponořené ve vodě. Pod roh trubice umístíme svíčku tak,

25

aby v ní ohřívala vodu. Svíčku zapálíme a vodu v kádince obarvíme potravinářským

barvivem. Ohřívaná voda nad svíčkou začne pomalu stoupat nahoru a cirkulovat. Dole

se bude nasávat jedním koncem voda studená a obarvená, která bude se vzrůstající

teplotou stoupat, tudíž cirkulaci vody teď nejenom budeme teoreticky uvažovat, ale také

ji prakticky uvidíme. Druhým koncem je pak voda cirkulací vháněna zpět do kádinky,

odkud se zase čerpá do trubice, v niž se ohřívá [6, str. 30].

Pokus lze provést také s trubicí ve tvaru čtverce s oblými rohy, jež má nahoře

otevřený konec, kterým do ní napustíme vodu. Umístíme do stojanu a zapálíme na jedné

straně svíčku, chvíli počkáme a nasypeme (kápneme) do ní barvivo, jenž se ve vodě

rozpustí a obarví ji. Kapalina začne cirkulovat.

Stejného principu se využívá u vytápění rodinných domů bez tepelného čerpadla.

Vše můžeme vidět na přiložených obrázcích, popř. videích na přiloženém DVD.

Obr. 7.: Znázornění přenosu vnitřní energie prouděním zahnutou trubicí s otevřenými konci

ponořenými do nádoby s obarvenou vodou.

26

5. Druhý termodynamický zákon

V každém kruhovém vratném ději, kde se teplo mění v práci, vždy přechází část

tepla ze soustavy o vyšší teplotě na soustavu chladnější a toto teplo nelze v daném stroji

převést na mechanickou práci.

Účinnost tepelných strojů závisí na rozdílu teplot mezi ohřívačem a chladičem,

a to vztahem:

T

TT 0−=η , (6)

kde T je teplota ohřívače a 0T je teplota chladiče.

V praxi vždy platí 1<η . Pokud bychom chtěli účinnost stroje v procentech, stačí výraz

(6) vynásobit stem [9, str. 36].

Znění druhého termodynamického zákonu je:

„Není možné sestrojit periodicky pracující tepelný stroj, který by jen přijímal

teplo od určitého tělesa (ohřívače) a vykonával stejně velkou práci [10, str. 109].“

Stroj pracující se 100 % účinností se nazývá perpetuum mobile druhého druhu.

Podle R. Clausia „P ři styku dvou soustav s různými teplotami teplo přechází vždy

z teplejší soustavy na chladnější a nikdy naopak“ [9, str. 37].

5.1. Čínský ptá ček

Čínský ptáček neboli žíznivá kačenka či houpací čáp je neustále kmitající hračka,

kde se ptáček sklání svým zobáčkem do sklenice vody, aby se „napil“ (hračka

ve skutečnosti vodu nepije).

Jak hračka funguje a jde o perpetuum mobile druhého druhu?

Vysvětlení:

Hračka se skládá z tělíčka, které má nožičky. Nožičkami vede osa, okolo níž

se otáčí tělo ptáčka. Hlavička má pórovitý zobáček. Tělo je částečně vyplněno

kapalinou (metylchlorid), jež se jednoduše odpařuje. Hlavička a zobák jsou pokryty

plstí.

Jakmile se hlavička (zobáček) smočí vodou, voda se začne vypařovat do okolí.

Aby se voda mohla vypařit do okolí, potřebuje k tomu teplo. Vypařováním tak dochází

k ochlazení hlavičky a kapaliny uvnitř, tedy i ke snížení tlaku.

27

Kapalina umístěná v tělíčku není přímo spojena s kapalinou v hlavě. Vzhledem

k rozdílnému tlaku (kapalina v dolní části není ochlazována tak jako ta v hlavičce)

kapalina ze spodu postupně trubičkou stoupá. Posun kapaliny nahoru k hlavě zvyšuje

těžiště a ptáček se pak okolo své osy zpočátku postupně otáčí a nakonec se náhle otočí

až do horizontální polohy. Kapaliny mezi tělem a hlavičkou se setkají a vyrovná se tlak

uvnitř hračky. Během toho, co se ptáček bude vracet do vertikální polohy, kapaliny

se opět rozdělí a část se vrátí zpět do spodní části, což vrátí hračku do původního stavu.

Ptáček se setrvačností bude houpat. Vzhledem k tomu, že v horizontální poloze si

smočil zobáček, tak během houpání dochází k ochlazování horní části, tj. k opětovnému

snížení tlaku v hlavičce a celý proces se opakuje [16, str. 203].

Z hlediska termodynamiky žíznivá kačenka představuje tepelný stroj,

jehož ohřívačem je okolní vzduch a chladičem je pak zobáček smáčený vodou.

O perpetuum mobile se nejedná, neboť žíznivá kačenka čerpá energii z vnitřní energie

okolního vzduchu [17].

Obr. 8.: Čínský ptáček se chystá smočit zobáček v sklenici s vodou.

28

Pomůcky:

Čínský ptáček, sklenice a voda.

Příprava a provedení pokusu:

Sestavíme hračku a sklenici naplníme vodou. Sklenici volíme tak, aby se z ní

ptáček mohl napít a pohybovat se v jejím okolí. Ptáčkovi smočíme dostatečně zobáček.

Hračka se dá do pohybu a začne se houpat.

Když sklenici s vodou odebereme, čínský ptáček bude ještě nějakou dobu konat

kývavý pohyb, dokud se evaporací zobáček neosuší. V případě suchého zobáčku hračka

přestane fungovat.

Pokus byl vyzkoušen také s teplou kohoutkovou vodou (50-60°C). V tomto

případě se ptáček také rozběhl. Bylo to dáno tím, že se voda vlivem okolní teploty

ochladila.

Můžeme také experiment ozvláštnit přikrytím hračky a sklenice s vodou

igelitovým sáčkem. Po přikrytí v okolí zobáčku přestane proudit vzduch a zvýší se

relativní vlhkost vzduchu. Nebude docházet k ochlazování, v celém objemu okolí

ptáčka bude stejná teplota, což způsobí jeho zastavení. Po odstranění sáčku se dá hračka

opět do pohybu.

Obr. 9.: Čínský ptáček přikrytý igelitovým sáčkem.

29

Další aktivitou je možnost natřít tělo hračky černou barvou a dát na slunce či

pod lampu. V tomto případě by měl ptáček fungovat bez nutnosti přístupu k vodě,

neboť rozdíl teplot mezi hlavičkou a tělem by byl způsoben ohřevem, kdy černá barva

na tělíčku pohlcuje více tepla než jeho hlava. Pro nevratnost děje nabarvení hračky tento

pokus nebyl proveden [18].

30

6. Závěr

Bakalářská práce se zabývá teoretickým rozborem několika vybraných zdrojů

experimentů vhodných pro výuku. Jde o zdroje knižní a internetové. Dále se text zabývá

vybranými fyzikálními pokusy vhodnými k provádění, zejména na středních školách,

a jejich realizacemi. Práce by tak mohla vyučujícím fyziky, popřípadě lektorům

fyzikálních kroužků, zjednodušit práci, neboť jsou zde uvedeny prameny, z nichž je

možno čerpat návody a rady na praktické ukázky. Dále jsou přímo v práci uvedeny

návody na vyzkoušené experimenty, z větší části převzaté z literatury (viz seznam

použitých pramenů) doplněné fotodokumentací, doporučeními či osobními postřehy,

nebo byly jistým způsobem inovovány. Návody jsou vhodné také pro domácí

samostudium.

Provedené pokusy jsou v souladu s učebnicí Fyzika pro gymnázia – molekulová

fyzika a termika od nakladatelství Prométheus.

Každá kapitola začíná teoretickým rozborem dané problematiky, aby si čtenáři

udělali obrázek, o co vlastně v následujícím experimentu půjde (zejména při použití

u samostudia) a byli schopni odhadnout výsledek práce. Poté stačí pouze teorii ověřit.

Všechny praktické ukázky popsané v práci byly vyzkoušeny, nafoceny

a s pomocí Mgr. Františka Látala, Ph.D. natočeny.

Spousta vyučujících fyzikálních předmětů svým žákům pokusy ve výuce

neukazuje, ať už je to časovou vytížeností či jejich vlastní neochotou. Natočené

experimenty tak mohou vyučující svým posluchačům pustit, aniž by se na ně museli

nějak připravovat. Jedinou jejich nutnou přípravou je mít zajištěný způsob projekce

a médium, z něhož lze pokusy přehrávat. Například první pokus z této práce je možné

najít na stránkách pokusy.upol.cz. Všechna videa přiložená na DVD jsou umístěna také

na kanále jirkahasil na youtube.com.

Další nespornou výhodou natočených pokusů je také stoprocentní záruka

úspěchu. Videa jsou bez zvuku, tudíž si je každý vyučující může okomentovat po svém,

případně může nechat žáky, aby mu problematiku vysvětlili, popsali, a tak dokázali své

znalosti učiva.

Jedním z cílů této práce bylo si osobně vybrané pokusy, jež mi nebylo

umožněno nikdy na vlastní oči vidět, vyzkoušet.

Již J. A. Komenský prosazoval školu hrou ve svém stejnojmenném díle. Pokud

nás věci baví, pak je učení mnohem efektivnější a pro žáky přínosnější, proto za hlavní

31

cíl práce považuji, aby zde vybrané demonstrační pokusy přibližovaly fyziku žákům

(ať už jako návody pro přípravu experimentů či přiložené videa a fotografie)

a zvyšovaly tak jejich zájem o tento přírodovědný předmět.

32

Použité veli činy

c měrná tepelná kapacita

E energie

pE potenciální energie

g tíhové zrychlení

m hmotnost

h výška

Q teplo

T termodynamická teplota

t teplota

U vnitřní energie

V objem

W mechanická práce

ρ hustota

λ součinitel tepelné vodivosti

η účinnost

33

Přílohy

Na přiloženém DVD najdete natočené tyto pokusy:

1. Difuze hypermanganu ve vodě

2. Tepelná výměna mezi vodou a ledem

3. Přenos vnitřní energie prouděním vody

4. Čínský ptáček

34

Seznam použitých pramen ů

Řazeno sestupně dle výskytu v textu

[1] Veletrh nápadů učitelů fyziky [online]. 2013 [cit. 2013-07-14]. Dostupné z:

http://vnuf.cz/

[2] Youtube [online]. 2013 [cit. 2013-07-15]. Dostupné z: http://www.youtube.com/

[3] Metodický portál RVP: Modul články [online]. 2013 [cit. 2013-07-4]. Dostupné z:

http://clanky.rvp.cz/clanky/GVEA/?&zalozky=GVEA&zal0=G&vybrana_zalozka=V&

zal2=GVE&zal3=GVEA

[4] FyzWeb [online]. 2013 [cit. 2013-07-16]. Dostupné z: http://www.fyzweb.cz/

[5] SVOBODA, Emanuel. Pokusy z fyziky na střední škole: 1. díl. 1. vyd. Praha:

Prometheus, 1997, 160 s. ISBN 80-719-6007-1.

[6] SVOBODA, Emanuel. Pokusy z fyziky na střední škole: 2. díl. 1. vyd. Praha:

Prometheus, 1997, 176 s. ISBN 80-719-6008-X.

[7] SVOBODA, Emanuel. Pokusy z fyziky na střední škole: 3. díl. 1. vyd. Praha:

Prometheus, 1999, 396 s. ISBN 80-719-6009-8.

[8] SVOBODA, Emanuel. Pokusy z fyziky na střední škole: 4s. díl. 1. vyd. Praha:

Prometheus, 2001, 266 s. ISBN 80-719-6010-1.

[9] HOLUBOVÁ, Renata. Termodynamika a molekulová fyzika: přednášky [online].

Olomouc, 2003 [cit. 2013-01-20]. Dostupné z:

http://apfyz.upol.cz/ucebnice/down/termo.pdf

[10] BARTUŠKA, Karel, SVOBODA, Emanuel. Fyzika pro gymnázia: molekulová

fyzika a termika. Dotisk 4. vyd. Praha: Prometheus, 2001. ISBN 978-807-1962-007.

[11] PAZDERA, Václav. Povrchová síla [online]. [cit. 2012-12-08]. Dostupné z:

http://www.vernier.cz/experimenty/pazdera/6.6/index.php

[12] MEŠKAN, Václav. Změna vnitřní energie konáním práce: Mechanický ekvivalent

tepla. [online]. 2010 [cit. 2013-03-10]. Dostupné z:

http://zsroznov.cz/DUM_web/VY_52_INOVACE_01%20F7_20h%20F8_16h/

[13] BÖHM, Pavel. Námět na experiment: Závody kostek ledu [online]. 2011 [cit. 2012-

12-08]. Dostupné z: http://fyzweb.cz/clanky/index.php?id=181

[14] Science Experiment (How fast does an ice cube melt in different liquids?). In:

Youtube [online]. 23.9.2012 [cit. 1-4-2013]. Dostupné z:

http://www.youtube.com/watch?v=GHfVu5W290g. Kanál uživatele Nicole Chan.

35

[15] MIKULČÁK, Jiří. Matematické, fyzikální a chemické tabulky a vzorce pro střední

školy. 1. vyd. Praha: Prometheus, c2003, 276 s. ISBN 80-719-6264-3.

[16] WALKER, Jearl. The flying circus of physics. 2nd ed. Hoboken, NJ: John Wiley,

XVII, 331 p. ISBN 978-047-1762-737.

[17] Čínský ptáček - perpetuum mobile? Fyzmatik.píše [online]. 2008 [cit. 2013-03-31].

Dostupné z: http://fyzmatik.pise.cz/489-cinsky-ptacek-perpetuum-mobile.html.

[18] The Dipping Bird: Heat Science Aktivity. Exploratorium [online]. 2013 [cit. 2013-

01-20]. Dostupné z: http://www.exploratorium.edu/snacks/dippingbird/index.html.