Varmeenergi er et grundlæggende begreb i fysik, som alle studerende skal være fortrolige med. Heldigvis egner termisk energi sig til nogle enkle, observerbare og fascinerende eksperimenter for at udsætte unge studerende for varmevidenskaben. Eksperimenter kan demonstrere varmeabsorption i forskellige farver, brandsikring, oprettelse af arbejde og rollen som isolering, for blot at nævne nogle få.
Farve og varme
Et af de enkleste eksperimenter med termisk energi involverer at demonstrere, hvordan forskellige farver absorberer solenergi forskelligt. Indpak først flere identiske drikkeglas i papir i forskellige farver. Fyld derefter hvert glas med den samme mængde vand. Lad derefter brillerne stå i direkte sollys i en time. Til sidst skal du kontrollere temperaturen på hvert glas vand.
Termisk energi og arbejde
Selvom vi ikke kan se det, kan termisk energi arbejde for os. For at demonstrere dette skal du lægge en ballon og en 1-liters flaske i en fryser i fem minutter. Dernæst fyld en skål med lunkent vand. Læg ballonens mund over åbningen af 1-liters flasken, og placer flasken i skålen med varmt vand. Ballonen skal puste op, når luften inde i flasken bliver varm. Derefter placeres flasken i en skål isvand, mens ballonen stadig er strakt over flaskens mund. Ballonen skal derefter krympe ned og tømme luften. Arbejdet med at puste og tømme ballonen er udført gennem termisk energi.
Brandsikker ballon
Demonstrer ledning og konvektion af varme ved at fylde to balloner: en med koldt vand og en med luft. Tænd en tændstik og hold den under den luftfyldte ballon - den skal briste. Tænd endnu en tændstik og hold den under den vandfyldte ballon. Det skal forblive intakt, da vandet inde i ballonen transporterer varme væk fra ballonens overflade. Denne ledning og konvektion af varme forhindrer ballongummiet i at nå en smeltetemperatur, hvilket betyder, at ballonen ikke brister.
Isoler et objekt for at forhindre tab af termisk energi
Isolering kan bruges til at forhindre termisk energi i at komme ind i eller forlade et stof. For at bestemme effektiviteten af forskellige typer isolering skal du starte med at hælde den samme mængde varmt vand i fire forskellige glasbeholdere. Tag temperaturen på vandet i hver krukke. Dæk derefter hver krukke den samme, men med en anden type isolering: aluminiumsfolie, avis, bobleplast og en uldsok. Lad krukkerne sidde i 10 minutter, og tag derefter temperaturen på hver krukke for at se, hvilken type isolering der har bibeholdt den mest varmeenergi.