Πειράματα μεταφοράς θερμότητας και ενέργειας

Η ενέργεια κατατάσσεται σε δύο κύριες κατηγορίες: δυναμικό και κινητικό. Δυνητική ενέργεια είναι η ενέργεια που περιέχεται σε ένα αντικείμενο και βρίσκεται σε πολλές μορφές, όπως χημική, θερμική και ηλεκτρική. Η κινητική ενέργεια είναι η ενέργεια που περιέχεται σε ένα κινούμενο αντικείμενο. Η διαδικασία με την οποία μια μορφή ενέργειας αλλάζει σε άλλη μορφή ονομάζεται μετατροπή ενέργειας. Αυτή η μεταφορά ενέργειας μπορεί να αποδειχθεί σε μια ποικιλία πειραμάτων.

Τοποθετήστε ένα μεταλλικό κουτάλι σε ζεστό νερό και αφήστε το για ένα λεπτό. Αγγίξτε το άκρο του κουταλιού που δεν είναι βυθισμένο στο νερό. Επαναλάβετε αυτό με κουτάλια από διαφορετικά υλικά, όπως πλαστικό, αλουμίνιο, ανοξείδωτο ατσάλι και ξύλο. Προσδιορίστε ποιο υλικό μεγάλωσε το πιο ζεστό νερό. Η αγωγιμότητα είναι η μεταφορά θερμικής ενέργειας ή θερμότητας μεταξύ των ουσιών λόγω των διαφορών θερμοκρασίας τους. Η θερμική ενέργεια μεταφέρεται από περιοχή υψηλότερης θερμοκρασίας σε περιοχή χαμηλότερη. Τα μέταλλα είναι καλύτεροι αγωγοί από τα πλαστικά, οπότε όταν τοποθετείτε τα κουτάλια στο ζεστό νερό, η υψηλή θερμοκρασία του νερού μεταφέρεται εύκολα στο μεταλλικό κουτάλι χαμηλότερης θερμοκρασίας.

Η μεταφορά θερμότητας μπορεί να προκαλέσει ψυχρότερες ψυχρές ουσίες. Τοποθετήστε το παγωτό σε δύο μπολ. Δοκιμάστε το παγωτό στο πρώτο μπολ. Σημειώστε πόσο κρύο αισθάνεται στο στόμα σας. Ρίξτε το γάλα πάνω από το παγωτό στο δεύτερο μπολ και δοκιμάστε το. Αισθάνεται πιο κρύο λόγω της μεταφοράς θερμότητας. Το παγωτό αισθάνεται κρύο γιατί έχει λιγότερη θερμότητα από το στόμα σας. Όσο γρηγορότερα η θερμότητα απομακρύνεται από το εσωτερικό του στόματός σας στο παγωτό, τόσο πιο κρύο αισθάνεται το παγωτό. Το παγωτό έχει φυσαλίδες που λειτουργούν ως μόνωση. Το γάλα δεν έχει αυτές τις φυσαλίδες, οπότε δημιουργεί έναν καλύτερο αγωγό, ή ένα μονοπάτι, ώστε η θερμότητα να περάσει μέσα από αυτό. Η επικάλυψη γάλακτος στο δεύτερο μπολ με παγωτό μεταφέρει τη θερμότητα από το στόμα σας στο παγωτό πιο γρήγορα από το παγωτό μόνο του, δημιουργώντας μια πιο κρύα αίσθηση.

Διαδώστε έξι πένες σε μια επίπεδη επιφάνεια για να αντιπροσωπεύσετε άτομα ή μόρια μέσα σε μια ουσία. Τοποθετήστε μια πένα έξι ίντσες μακριά από τα υπόλοιπα. Τραβήξτε αυτήν την πένα με το δάχτυλό σας προς τα άλλα νομίσματα. Η μεμονωμένη πένα αντιπροσωπεύει ένα άτομο ή μόριο που περιέχει περισσότερη κινητική ενέργεια από τις άλλες πένες. Οι αλλαγές στις πένες όταν χτυπήσουν δείχνουν μια μεταφορά ενέργειας από το κινούμενο νόμισμα στην ομάδα. Η λήψη του νομίσματος το κάνει να κινείται. Χτυπά τα σταθερά νομίσματα, μεταφέροντας την ενέργειά τους σε αυτά, και κινούνται επίσης. Αυτή η μεταφορά προκαλεί επίσης τη διακοπή της πένας που τραβήξατε.

Αποδείξτε την απορρόφηση θερμότητας σε ένα πείραμα χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια. Τοποθετήστε ένα παγάκι σε έξι διαφορετικά χαρτιά. Χρησιμοποιήστε μαύρο και άσπρο και στη συνέχεια τέσσερα άλλα χρώματα, όπως μπλε, κόκκινο, κίτρινο και πράσινο. Τοποθετήστε τις κάρτες έξω στον ήλιο και παρατηρήστε τι λιώνει πρώτο και τελευταίο. Ο κύβος στο μαύρο χαρτί θα λιώσει το γρηγορότερο γιατί το μαύρο απορροφά περισσότερο φως από τα άλλα χρώματα. Ο κύβος στη Λευκή Βίβλο θα λιώσει το πιο αργό γιατί το λευκό αντανακλά το φως και όχι το απορροφά. Όταν το ηλιακό φως απορροφάται, η ηλιακή ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα, η οποία λιώνει τους παγάκια.