Spotrebiče s veľkou spotrebou
Varná kanvica: Spotreba 1826 W, po spustení je spotreba o trochu vyšší (1995 W) potom klesá a kolíše okolo 1880 W.

Mikrovlnná rúra: Spotreba 1449 W.
Dve zaujímavosti:
• wattmeter neukazuje žiadnu spotrebu, keď rúra nepracuje, hoci svieti display a beží hodiny,
• spotreba nezávisí na tom, na koľko percent je zapnutý mikrovlnný výkon.

Rúra: Pri zapnutom vetranie a obojstrannom ohrevu je spotreba 2300 W (2,3 kW), vypnutím vetráku sa zníži o 100 W. Rúra odoberá elektrický prúd aj vo vypnutom stravu (bežia hodiny na display) a to 2,7 W.

Spotrebiče s malou spotrebou
CD prehrávač: Prehrávanie 10 W.
Zaujímavosť:
• vypnutý prehrávač odoberá zo siete 2,2 W, hoci mu nesvieti display, nebeží hodiny ani nesvieti kontrolná LED dióda.

Televízia (stará CRT – s vákuovou obrazovkou): Spustená televízia 57,7 W (hodnoty kolíšu medzi 40 W a 60 W), vypnutá televízia (svietiace LED) 7 W.

Lampička s úspornou žiarivkou: Zapnutá lampička 13,3 W (krátko po zapnutí len 10,8 W, potom spotreba stúpa k 14,8 W a potom klesá na 13 W, kde potom zostáva bezo zmeny).

Záver
Väčšiu spotrebu elektrickej energie majú prístroje, ktoré vyrábajú teplo.

Pr. 1: Zmeraj pomocou wattmetra okamžitú spotrebu (výkon) troch spotrebičov s veľkou spotrebou a troch spotrebičov s malou spotrebou. Zapíš namerané hodnoty a skontroluj, či prístroje s predpokladanou nižšou spotrebou naozaj spotrebúvajú menej ako
prístroje s vyššou spotrebou. Pokiaľ u nejakého spotrebiča naměříš niečo zaujímavé, zapíš to. Každý prístroj kúp fotografiu wattmetra ukazujúceho charakteristickú hodnotu výkonu. Zhotovené fotografie prines do školy k ďalšiemu spracovanie v hodine IKT.

Pomôcky: Vernier WattPro, domáce spotrebiče
Pedagogická poznámka: Táto domáce práce nadväzuje na predchádzajúce domáce prácu – pozorovanie elektromeru, ktorého cieľom bolo vytipovať spotrebiče s veľkou a spotrebiče s malou spotrebou elektrickej energie. Pri spoločnom zhrnutie tohto pozorovania sa žiaci zhodnúť na tom, že veľkú spotrebu energie majú spotrebiče, ktoré vyrábajú teplo (variče, varné kanvice, rúry, mikrovlnné rúry, práčky (pri ohrievaní vody), ďaleko menšie spotrebu potom majú spotrebiče, ktoré nie sú určené na výrobu tepla (lampičky, televízia, počítače, rádiá, prehrávače, hodinky). Domáce pozorovanie tak slúži na overenie týchto
záverov a nácviku pozorovacie schopnosti.
Wattmeter: zariadenie, ktoré merajú energiu odoberané elektrickým spotrebičom. wattmeter pripojíme do zásuvky miesto spotrebiča, spotrebič pripojíme miesto do zásuvky do wattmetra.
Všetka energia, ktorú spotrebič odoberá zo siete, tak prechádza cez wattmeter, ktorý ju môže zmerať. Okamžitú hodnotu vo wattoch zobrazuje na display. Prístroj je možné pripojiť k počítači, ktorý môže hodnoty priebežne programom Logger Lite odčítať a ukladať k ďalšiemu spracovanie.
Pr. 1: Zmeraj pomocou wattmetra okamžitú spotrebu (výkon) troch spotrebičov s veľkou spotrebou a troch spotrebičov s malou spotrebou. Zapíš namerané hodnoty a skontroluj, či prístroje s predpokladanou nižšou spotrebou naozaj spotrebúvajú menej ako
prístroje s vyššou spotrebou. Pokiaľ u nejakého spotrebiča naměříš niečo zaujímavé, zapíš to. Každý prístroj kúp fotografiu wattmetra ukazujúceho charakteristickú hodnotu výkonu. Zhotovené fotografie prines do školy k ďalšiemu spracovanie v hodine IKT.
Spotrebiče s veľkou spotrebou:
• varná kanvica: spotreba 1882 W, po spustení je spotreba o trochu vyšší (1995 W) potom
klesá a kolíše okolo 1880 W.
• Mikrovlnná rúra: spotreba 1470 W. Dve zaujímavosti:
o wattmeter neukazuje žiadnu spotrebu, keď rúra nepracuje, hoci svieti display a beží hodiny, o spotreba nezávisí na tom, na koľko percent je zapnutý mikrovlnný výkon.
• Rúra: Pri zapnutom vetranie a obojstrannom ohrevu je spotreba 2300 W (2,3 kW), vypnutím ventilátora sa zníži o 100 W. Rúra odoberá elektrický prúd aj vo vypnutom stravu (bežia hodiny na display) a to 2,7 W.
Spotrebiče s malou spotrebou:
• Cd prehrávač: prehrávanie 10 W. Zaujímavosť:
o vypnutý prehrávač odoberá zo siete 2,2 W, hoci mu nesvieti display, nebeží hodiny ani nesvieti kontrolná LED dióda.
• Televízia: spustená televízia 45 W, vypnutá televízia (svietiace LED) 7 W.
• Dióda s úspornou žiarivkou: zapnutá lampička 13 W (krátko po zapnutí len 10,8 W, potom spotreba stúpa k 14,8 W a potom klesá na 13 W, kde potom zostáva bezo zmeny.
Pomocou wattmetra sme potvrdili predchádzajúci záver, že najväčšiu spotrebu majú spotrebiče vyrábajúce teplo.
Pedagogická poznámka: Pri kontrole v hodine je okrem záveru dôjsť k tomu, že spotreba rovnakého typu spotrebičov sa môže radikálne líšiť. že väčšina dnešných spotrebičov spotrebováva energiu aj keď je vypnutá (StandBy mód) a že práve v tomto stave je spotreba starších zariadení znateľne vyššie. Záujemcom je dobré dať za úlohu spočítať koľko ročne zaplatí za StandBy mód u nejhladovějšího zariadení (bývajú to stokorunáky).
Zhrnutie: Väčšia spotrebu elektrickej energie majú prístroje, ktoré vyrábajú teplo.

Napríklad: Na raňajky sme zjedol krajec a pol chleba (80 g), namazaný maslom (odhad 15 g) a trochou jahodovej marmelády (odhad 20 g). Zapil sme ho hrnčekom čaju s lyžičkou cukru. vo
50 g chleba … 510 kJ
1 g chleba … 510 : 50 = 10 kJ
80 g chleba … 80 * 10 = 800 kJ
Pr. 1: dopočítajte energiu obsiahnutú v maslu a marmeláde.
Pr. 2: Spočítaj energiu, ktorú si prijal počas deň, v ktorom si si písal jedálniček.
Pr. 3: Prejdi si zoznam aktivít, ktoré si počas dňa vykonal a spočítame svoj denný výdaj energie.
Domáce bádania: Zisti, aká je Vaša týždenné spotreba energie a výpočtu priemernej dennej

spotrebu domácnosti? Koľko za 1 kWh platíte?

Pomôcky: počítačové laboratórium, jedálničky, súpisy aktivít, kalkulačky
Pedagogická poznámka: Najlepšie je určiť žiakom dopredu, ktorý deň majú sledovať a pokiaľ chodí do jedálne zistiť si aké jedlo a v akom množstve dostali.
Človek prijíma energiu v jedle (a čiastočne aj v pití). V dnešnej dobe nie je v našej krajine problém zakúpiť jedla dostatočné množstvo, a preto majú mnohí ľudia problém s tým, že energia prijímajú viac, než potrebujú. Sledovanie energie obsiahnutej v jedle je pre mnoho ľudí veľmi dôležité a stala sa z toho veľká veda.
Ako určíme, koľko energie sme prijali? Potrebujeme vedieť, aké množstvo potraviny (Hmotnosť) sme prijali a koľko energie táto potravina obsahuje. Energia obsiahnutá v potravinách sa neudáva v kWh ako spotreba elektrickej energie, ale buď v kJ (kilojoulov –
kilodžaul) alebo (zastaralo) kalóriách. Energetická hodnota je povinne udávaná na obaloch potravín.
Ako odhadovanej hmotnosti, tak uvádzané energetickej hodnoty sú približné (každý rezeň určite nemá 150 g a neobsahuje presne rovnaké množstvo energie v 100 g) ⇒ výpočty budú iba približné ⇒ všetky hodnoty budeme zaokrúhľovať na dve platné číslice.
Napríklad: Na raňajky sme zjedol krajec a pol chleba (80 g), namazaný maslom (odhad 15 g) a trochou jahodovej marmelády (odhad 20 g). Zapil sme ho hrnčekom čaju s lyžičkou cukru.
Koľko energie som prijal?
Vo 50 g chleba … 510 kJ
1 g chleba … 510: 50 10kJ =
80 g chleba … 80 * 10 = 800kJ
Pedagogická poznámka: Rovnako ako v nasledujúcich hodinách u energie aj výpočtov s hustotou, používame prepočet cez jednotku. Ak niekto už v tomto okamihu prejde na priamu úmernosť v žiadnom prípade mu nebránim, ale na tabuli sa snažím postupovať skôr opatrne a pomaly.
Pr. 1: dopočítajte energiu obsiahnutú v maslu a marmeláde.
20 g masla … 610 kJ
1 g masla … 610 : 20 = 31kJ
15 g masla … 15 * 31 = 470kJ
15 g marmeláda … 110 kJ
1 g marmeláda … 110 : 15 = 7,3kJ
20 g marmeláda … 20 * 7,3 = 150 kJ

Energia obsiahnutá v hrnčeku čaju s lyžičkou cukru: 45 kJ.
Celk. som pri raňajkách prijal 800 + 470 + 150 + 45 = 1500 kJ energie.
Pedagogická poznámka: Zvyšok spotreby energie si žiaci vypočítavajú sami. Sami si hľadajú aj energetickej hodnoty potravín. Spoločne si kontrolujeme iba obed v jedálni. nechávam je si nájsť aj stránku, z ktorej budú získavať údaje, je ich na internete niekoľko, napríklad:
http://www.lucy.cz/energeticke-tabulky/ alebo http://www.istob.cz/.
Pedagogická poznámka: Časť detí vyberá v databáze aj hmotnosti tak, aby nemusela nič prepočítavať. Nie je to ideálne, ale nie je to zase taký problém, pretože podobných príkladov budú v nasledujúcich hodinách riešiť ešte veľa.
Pedagogická poznámka: Nedá sa očakávať, že všetci stihnú kompletne dopočítať svoju dennú spotrebu, v takom prípade si spotrebu aj výdaj dopočítajú doma.
Pr. 2: Spočítaj energiu, ktorú si prijal počas deň, v ktorom si si písal jedálniček.
Obed: cesnačka, bravčový rezeň so zemiakmi a maslom, poháre vody so sirupom
cesnačka

bravčový rezeň

zemiaky varené

maslo

voda so sirupom

Obed celkom: 630 + 3200 + 580 + 160 + 1700 = 6100 kJ
Olovrant: 2 rožky so šunkou a syrom rožok tukový

maslo
10 g … 310 kJ
šunka

syr

Olovrant celkom: 1200 + 310 + 43 + 110 = 1700 kJ
Medzi jedlami: jablko (polovica), pomaranč (polovica)

jablko 100g (polovica) … 200 kJ
pomaranč 100 g (polovica) … 200 kJ
Večera: chleba s maslom, dve varené vajcia, plnotučné mlieko (0,5 l)
chlieb 100 g (2 krajce) 1000 kJ
maslo 20 g 620 kJ
vajcia 2 x 2 * 660 = 1300 kJ
mlieko
100 g … 260 kJ
1 g … 260 : 100 2,6 = kJ
500 g … 500 * 2,6 = 1300 kJ
Večera celkom: 1000 + 620 + 1300 + 1300 = 4200 kJ
C. den. príjem: 1500 + 6100 + 1700 + 200 + 200 + 4200 = 13900 kJ.
Pr. 3: Prejdi si zoznam aktivít, ktoré si počas dňa vykonal a spočítame svoj denný výdaj energie.
Nízky výdaj (spánok, čítanie, sedenie): 16 hodín po 480 kJ za hodinu 16 * 480 = 76800 kJ.
Bežnej činnosti (výučba v škole, cesta do školy): 8 hodín po 840 kJ za hodinu 8 * 840 = 6720 kJ.
Celkový výdaj: 7680 + 6720 = 14400 kJ
Celkový denný príjem aj výdaj je vyrovnaný okolo 14000 Kj.
Domáce bádania: Zisti, aká je Vaša týždenné spotreba energie a výpočtu priemernej dennej spotrebu domácnosti? Koľko za 1 kWh platíte?
Zhrnutie: Energiu prijímame v jedle a vydávame ju pri rôznych činnostiach.

Pr. 1: Zdvihneme loptičku do výšky a pustíme ho. Loptička spadne, niekoľkokrát sa odrazí a nakoniec sa zastaví na zemi. Nakresli obrázok loptičky v nasledujúcich situáciách a do neho sily, ktoré na loptičku pôsobia.
a) loptička držíme vo vzduchu b) loptička pustíme, loptička padá
c) loptička sa odráža od zeme d) loptička stúpa do výšky
e) loptička prestal stúpať, zastavil sa, než začne opäť padať dole.
Pr. 2: Vymysli pokus, ktorým by si demonštroval, že loptička pri odraze pôsobí na zem väčšiu silou, než pôsobí na našu ruku, ktorou ho držíme.
Pr. 3: Kde sa energia peračníku vzala? V čom je energia schovaná (kedy má peračník malú, kedy veľkú energiu)?
Pr. 4: Čo sa s energiou peračníka deje počas pádu (od okamihu, keď ho pustíme, do okamihu, keď narazí do našej ruky)? Počas pádu peračník klesá, a preto by sa jeho energie mala zmenšovať, na ruku dopadá vždy v podstate z nulovej výšky. napriek tomu pri páde z väčšej výšky cítime väčšiu náraz.
Pr. 5: Nájdi ďalšie príklady toho, ako je v niečom zakliata energie. Akým spôsobom ju môžeme uvoľniť a využiť alebo zmeniť na iný typ energie?
Pr. 6: Aký je stav elektromera na obrázku? Ako by sme zistili, koľko elektrickej energie spotrebujeme v domácnosti za hodinu?

Pr. 7: Zahraj si na detektíva a nájdi najväčšie žrútmi energie medzi domácimi spotrebičmi vo Vašej domácnosti. Vyber si v týždni ľubovoľné popoludní a večer cca od 15:00 do 20:00, kedy budeš môcť sledovať spotrebu energie na elektromera. Zapisuj si jeho stav
po polhodinách a z týchto zapísaných hodnôt spočítaj, koľko elektrickej energie Vaša domácnosť v každej polhodine spotrebovala. Ku každej polhodine tiež zapíš domáce spotrebiče, ktoré boli tou dobou pustené. Skús sa dohovoriť s rodičmi tak, aby v jednu chvíľu nebolo zapojených príliš veľa spotrebičov a aby si počas merania mohol preskúmať spotrebu čo najväčšieho počtu spotrebičov.

Pomôcky: loptička, autíčko na pružinu,
Pr. 1: Zdvihneme loptičku do výšky a pustíme ho. Loptička spadne, niekoľkokrát sa odrazí a nakoniec sa zastaví na zemi. Nakresli obrázok loptičky v nasledujúcich situáciách a do neho sily, ktoré na loptičku pôsobia.
a) loptička držíme vo vzduchu b) loptička pustíme, loptička padá
c) loptička sa odráža od zeme d) loptička stúpa do výšky
e) loptička prestal stúpať, zastavil sa, než začne opäť padať dole.
a) loptička držíme vo vzduchu

Na loptička pôsobí:
• gravitačná sila Zeme Fg smerom nadol,
• sila ruky Fr smerom nahor.
b) loptička pustíme, loptička padá

Na loptička pôsobí:
• gravitačná sila Zeme Fg smerom nadol,
• odpor vzduchu Fv smerom nahor.
c) loptička sa odráža od zeme

Na loptička pôsobí:
• gravitačná sila Zeme Fg smerom nadol,
• sila krajiny Fz smerom nahor.
b) loptičku stúpa do výšky

Na loptička pôsobí:
• gravitačná sila Zeme Fg smerom nadol,
• odpor vzduchu Fv smerom nahor.
e) loptička prestal stúpať, zastavil sa, než začne opäť padať dole.

Na loptička pôsobí:
• gravitačná sila Zeme Fg smerom nadol.

Pr. 2: Vymysli pokus, ktorým by si demonštroval, že loptička pri odraze pôsobí na zem väčšiu silou, než pôsobí na našu ruku, ktorou ho držíme.
Stačí peračník zdvihnúť a pustiť na ruku z výšky. Pri náraze cítime, že na ruku pôsobí ďaleko väčšou silou, než keď ho na ruku len položíme. Čím väčšia je výška, z ktorej peračník púšťame,tým väčšia náraz na ruku cítime.
Kde sa v peračníku tá sila berie? Čo sa na peračníku zmenilo, keď sme ho rukou vyzdvihli do výšky? Čo je potrebné, keď chceme, aby sa niečo stalo (vykonalo, zmenilo)?
Peračník zdvihnutím získal energiu. Energiu spotreboval, tým, že narazil do ruky. keby sme ho nechali spadnúť na niečo iné, mohol by urobiť aj niečo iné (rozbiť vedz z kociek, rozpohybovať loptičku na lavici, ….).
Pr. 3: Kde sa energia peračníku vzala? V čom je energia schovaná (kedy má peračník malú, kedy veľkú energiu)?
Peračník získal energiu vyzdvihnutím do výšky (pokiaľ nie je zdvihnutý, žiadnu energiu nemá).
Energia peračníka rastie s výškou a hmotnosťou ⇒ energia je schovaná vo „zdvihnutej hmotnosti“.
Energiu sme peračníka dodali pri jeho zdvíhaní (čím ťažšie predmet a čím do vyššej výšky zdvíhame, tým je to namáhavejšie ⇒ energie, ktorú peračník získal, zodpovedá našej námahe).
Pr. 4: Čo sa s energiou peračníka deje počas pádu (od okamihu, keď ho pustíme, do okamihu, keď narazí do našej ruky)? Počas pádu peračník klesá, a preto by sa jeho energie mala zmenšovať, na ruku dopadá vždy v podstate z nulovej výšky. napriek tomu pri páde z väčšej výšky cítime väčšiu náraz.
Počas pádu peračník zrýchľuje. Energia môže byť schovaná v rýchlosti (peračník idúci po stole tiež môže s niečím pohnúť), čím rýchlejšie sa pohybuje, tým väčšiu má energiu.
Čím viac spadne (a čím viac mu ubudne energie schovaná vo výške), tým väčšiu má rýchlosť (a tým viac energie prečerpá do rýchlosti) ⇒ zdvihnutý peračník má energiu vo výške, počas pádu pri presúva do rýchlosti a potom ju minú pri náraze do ruky.
Pr. 5: Nájdi ďalšie príklady toho, ako je v niečom zakliata energie. Akým spôsobom ju môžeme uvoľniť a využiť alebo zmeniť na iný typ energie?
V zásuvke máme schovanú elektrickú energiu, ktorá sa uvoľní, keď do nej zapneme nejaký elektrický spotrebič (napríklad počítač, televíziu, rúru).
Energia je schovaná vo vode:
• Keď sa voda pohybuje, čím je rýchlejší, tým viac energie je v nej schované.
• Keď voda padá z výšky, čím z väčšej výšky padá, tým väčšiu má energiu (preto sa stavia priehrady).
Energiu z vody získavame tým, že necháme vodu roztočiť koleso, ktoré potom vyrába elektrickú energiu (alebo melie múku).
Energia je schovaná v uhlie. Uvoľníme ju tým, že uhlie spálime, v kotle vyrobíme paru a tá potom poháňa stroja alebo vyrába elektrickú energiu. Občas energiu z uhlia uvoľňujeme len kvôli
výrobe tepla (aby sme sa zohriali).

Energia je schovaná v baterke (poháňa mobil, prehrávač a veľa iných zariadení).
Energia je schovaná v benzíne. Uvoľníme ju tým, že benzín spálime.
Energia môže byť schovaná v pružine. Pružinu natiahneme a ona potom poháňa autíčko. Energia môže byť schovaná v otáčaní zotrvačníka.

Premeny energie môžeme skúmať rôzne podrobne. Napríklad energia benzínu sa uvoľňuje jeho spaľovaním v aute. Podrobnejšie by sme zistili, že sa benzín vstrekne do valca motora, kde zhorí, horúce spaliny benzínu potom zatlačí na piest, ktorý otočí hriadeľom motora, ktorý rozhýbe auto.
Energia má mnoho rôznych podôb, ktoré sa navzájom neustále menia. Na obrázku je nakreslený elektromer – zariadenie, ktoré meria, koľko elektrickej energie odoberá domácnosť z rozvodnej siete (a podľa tohto, koľko nameria, musíte platiť).

Odobranú energiu meria v kWh (v kilowatthodinách). Napríklad 100 W žiarovka odoberie za 1 hodinu zo siete 100 Wh, musí teda svietiť 10 hodín, aby spotrebovala 1000 Wh, teda 1 kWh.
Množstvo odoberanej energie môžeme okrem stupnice odhadovať aj z blikanie červeného svetla (Zrovna svieti na ľavom elektromera).
Pr. 6: Aký je stav elektromera na obrázku? Ako by sme zistili, koľko elektrickej energie spotrebujeme v domácnosti za hodinu?

Elektromer ukazuje stav 6808 kWh. Spotrebu za jednu hodinu zistíme tak, že po hodine odrátame znovu stav (bude napríklad 6809) a oba stavy odpočítame. Za zvolenú hodinu sme zistili, že sme spotrebovali 6809 6808 1kWh – =.
Domáce bádania: Zahraj si na detektíva a nájdi najväčšie žrútmi energie medzi domácimi spotrebičmi vo Vašej domácnosti. Priebeh pátranie záleží na tom, aká druh elektromeru je vo
Vašej domácnosti nainštalovaný. Pokiaľ máte novší elektromer (na fotografiách), ktorý nemá v červenom prúžku (na poslednom mieste ukazovatele) číslice, zisti, ako súvisí blikanie červeného svetla s množstvom energie, ktorú Vaša domácnosť odoberá. Potom skúšaj zapínať a vypínať rôzne prístroje,
5
sleduj, ako sa mení blikanie svetielka a nájdi spotrebiče, ktoré energie spotrebúvajú najviac. O priebehu a výsledkoch svojho pátrania napíšte krátku správu.
Ak máte staršie elektromer, ktorý v červenom prúžku (na poslednom mieste ukazovatele) má číslice, môžeš urobiť aj podrobnejšie pátranie. Vyber si v týždni ľubovoľné popoludní a
večer cca od 15:00 do 20:00, kedy budeš môcť sledovať spotrebu energie na elektromera. Zapisuj si jeho stav po polhodinách a z týchto zapísaných hodnôt spočítaj, koľko elektrickej energie Vaša domácnosť v každej polhodine spotrebovala. Ku každej polhodine zvlášť tiež zapíš domáce spotrebiče, ktoré boli tou dobou pustené. Skús sa dohovoriť s rodičmi tak, aby v jednej chvíli nebolo zapojených príliš veľa spotrebičov a aby si počas merania mohol
spotrebiče zapínať a vypínať a tým preskúmať ich odber.
Zhrnutie: Ak chceme niečo vykonať, potrebujeme energiu. Energia má mnoho rôznych podôb, ktoré sa navzájom neustále menia.