Wärme- und Energieübertragungsexperimente

Energie wird in zwei Hauptkategorien eingeteilt: potentiell und kinetisch. Potentielle Energie ist die in einem Objekt enthaltene Energie und kommt in vielen Formen vor, beispielsweise chemisch, thermisch und elektrisch. Kinetische Energie ist die Energie, die in einem sich bewegenden Objekt enthalten ist. Der Vorgang, bei dem eine Energieform in eine andere umgewandelt wird, wird als Energieumwandlung bezeichnet. Diese Energieübertragung kann in einer Vielzahl von Experimenten gezeigt werden.

Legen Sie einen Metalllöffel in heißes Wasser und lassen Sie es eine Minute lang stehen. Berühren Sie das Ende des Löffels, das nicht im Wasser eingetaucht ist. Wiederholen Sie dies mit Löffeln aus verschiedenen Materialien wie Kunststoff, Aluminium, rostfreier Stahl und Holz. Bestimmen Sie, welches Material im Wasser am heißesten wurde. Leitung ist die Übertragung von Wärmeenergie oder Wärme zwischen Stoffen aufgrund ihrer Temperaturunterschiede. Wärmeenergie wird von einem Bereich mit höherer Temperatur zu einem Bereich mit niedrigerer Temperatur übertragen. Metalle sind bessere Leiter als Kunststoffe. Wenn Sie also die Löffel in das heiße Wasser legen, wird die hohe Temperatur des Wassers leicht auf den Metalllöffel mit niedrigerer Temperatur übertragen.

Durch Wärmeübertragung können sich kalte Stoffe kälter anfühlen. Eis in zwei Schüsseln geben. Probieren Sie das Eis in der ersten Schüssel. Achte darauf, wie kalt es sich in deinem Mund anfühlt. Gießen Sie Milch über das Eis in der zweiten Schüssel und probieren Sie es. Durch die Wärmeübertragung fühlt es sich kälter an. Eiscreme fühlt sich kalt an, weil es weniger Hitze hat als dein Mund. Je schneller sich die Hitze vom Mundinneren in das Eis verlagert, desto kälter fühlt sich das Eis an. Eiscreme hat Blasen, die als Isolierung dienen. Milch hat diese Blasen nicht, daher ist sie ein besserer Leiter oder Pfad für die Wärme, um sich durch sie hindurch zu bewegen. Der Milchüberzug auf dem zweiten Eisbecher transportiert die Wärme schneller vom Mund zum Eis als das Eis allein und erzeugt ein kälteres Gefühl.

Streuen Sie sechs Pfennige auf eine flache Oberfläche, um Atome oder Moleküle in einer Substanz darzustellen. Platzieren Sie einen Penny sechs Zoll vom Rest entfernt. Schießen Sie diesen Penny mit Ihrem Finger auf die anderen Münzen. Der einzelne Penny stellt ein Atom oder Molekül dar, das mehr kinetische Energie enthält als die anderen Pennys. Die Veränderungen der Pfennige beim Schlagen zeigen eine Energieübertragung von der sich bewegenden Münze auf die Gruppe. Das Schießen der Münze bewirkt, dass sie sich bewegt. Es trifft auf die stehenden Münzen, überträgt seine Energie auf sie und sie bewegen sich ebenfalls. Diese Übertragung bewirkt auch, dass der von Ihnen geschossene Penny aufhört.

Demonstrieren Sie die Wärmeaufnahme in einem Experiment mit Sonnenenergie. Legen Sie einen Eiswürfel auf sechs verschiedenfarbige Blätter Papier. Verwenden Sie Schwarz und Weiß und dann vier weitere Farben, z. B. Blau, Rot, Gelb und Grün. Legen Sie die Karten draußen in die Sonne und beobachten Sie, welche zuerst und zuletzt schmilzt. Der Würfel auf dem schwarzen Papier schmilzt am schnellsten, weil Schwarz mehr Licht absorbiert als die anderen Farben. Der Würfel auf dem weißen Papier schmilzt am langsamsten, weil Weiß Licht reflektiert, anstatt es zu absorbieren. Wenn das Sonnenlicht absorbiert wird, wird die Sonnenenergie in Wärme umgewandelt, die die Eiswürfel schmilzt.