تجارب نقل الحرارة والطاقة

تصنف الطاقة إلى فئتين رئيسيتين: المحتملة والحركية. الطاقة الكامنة هي الطاقة الموجودة في جسم ما وتوجد بأشكال عديدة ، مثل المواد الكيميائية والحرارية والكهربائية. الطاقة الحركية هي الطاقة الموجودة في جسم متحرك. تسمى العملية التي يتم بها تغيير أحد أشكال الطاقة إلى شكل آخر باسم تحويل الطاقة. يمكن إظهار هذا النقل للطاقة في مجموعة متنوعة من التجارب.

ضعي ملعقة معدنية في ماء ساخن واتركيها لمدة دقيقة. المس نهاية الملعقة غير مغمورة في الماء. كرر هذا مع ملاعق مصنوعة من مواد مختلفة ، مثل البلاستيك والألمنيوم ، الفولاذ المقاوم للصدأ والخشب. حدد المادة التي زادت سخونة في الماء. التوصيل هو نقل الطاقة الحرارية ، أو الحرارة ، بين المواد بسبب اختلاف درجة حرارتها. يتم نقل الطاقة الحرارية من منطقة ذات درجة حرارة أعلى إلى منطقة أقل. تعد المعادن موصلات أفضل من البلاستيك ، لذلك عندما تضع الملاعق في الماء الساخن ، فإن درجة حرارة الماء المرتفعة تنتقل بسهولة إلى الملعقة المعدنية ذات درجة الحرارة المنخفضة.

يمكن أن يتسبب انتقال الحرارة في جعل المواد الباردة أكثر برودة. ضع الآيس كريم في وعاءين. تذوق الآيس كريم في الوعاء الأول. لاحظ كيف تشعر بالبرودة في فمك. صب الحليب فوق الآيس كريم في الوعاء الثاني وتذوقه. تشعر بالبرودة بسبب انتقال الحرارة. يشعر الآيس كريم بالبرودة لأنه يحتوي على حرارة أقل من فمك. كلما زادت سرعة انتقال الحرارة بعيدًا عن داخل فمك إلى الآيس كريم ، كلما كان شعور الآيس كريم باردًا. الآيس كريم يحتوي على فقاعات تعمل كعزل. لا يحتوي الحليب على هذه الفقاعات ، لذا فهو يصنع موصلًا أو مسارًا أفضل للحرارة للتحرك خلاله. طلاء الحليب في الوعاء الثاني من الآيس كريم يحمل الحرارة من فمك إلى الآيس كريم بسرعة أكبر من الآيس كريم وحده ، مما ينتج عنه إحساس بالبرودة.

بعثر ستة بنسات على سطح مستوٍ لتمثيل الذرات أو الجزيئات داخل مادة ما. ضع بنسًا واحدًا على بعد ست بوصات من الباقي. أطلق هذا البنس بإصبعك تجاه العملات الأخرى. يمثل الفلس الواحد ذرة أو جزيءًا يحتوي على طاقة حركية أكثر من البنسات الأخرى. تظهر التغييرات في البنسات عند الضرب انتقالًا للطاقة من العملة المتحركة إلى المجموعة. إطلاق النار على العملة يؤدي إلى تحركها. إنها تضرب العملات المعدنية الثابتة وتنقل طاقتها إليها وتتحرك كذلك. يتسبب هذا النقل أيضًا في توقف العملة التي قمت برميها.

إظهار امتصاص الحرارة في تجربة باستخدام الطاقة الشمسية. ضع مكعب ثلج على ست قطع من الورق بألوان مختلفة. استخدم الأسود والأبيض ثم أربعة ألوان أخرى ، مثل الأزرق والأحمر والأصفر والأخضر. ضع البطاقات في الخارج في الشمس ولاحظ أيها يذوب أولاً وأخيراً. سيذوب المكعب الموجود على الورق الأسود بشكل أسرع لأن الأسود يمتص ضوءًا أكثر من الألوان الأخرى. سيذوب المكعب الموجود على الورقة البيضاء بشكل أبطأ لأن اللون الأبيض يعكس الضوء بدلاً من امتصاصه. عندما يتم امتصاص ضوء الشمس ، تتحول الطاقة الشمسية إلى حرارة تعمل على إذابة مكعبات الثلج.