Πειράματα με θερμική ακτινοβολία

Η θερμική ενέργεια κινείται από θερμά αντικείμενα σε ψυχρά αντικείμενα μέσω αγωγής, μεταφοράς και ακτινοβολίας. Από αυτά τα τρία, μόνο η ακτινοβολία δεν απαιτεί επαφή. ο ήλιος θερμαίνει τη Γη επειδή η ακτινοβολία θερμότητας ταξιδεύει μέσα σε κενό χώρο. Οποιοδήποτε θερμό αντικείμενο, όπως ο ήλιος, η τοστιέρα ή το ανθρώπινο σώμα, εκπέμπει αυτήν την ενέργεια, που ονομάζεται υπέρυθρη ακτινοβολία, ή I.R. Τα απλά πειράματα σας δείχνουν πώς λειτουργεί.

Ένα ραδιόμετρο, διαθέσιμο σε επιστημονικά καταστήματα για λίγα δολάρια, δείχνει την ενέργεια που ενυπάρχει στην υπέρυθρη ακτινοβολία. Έχει ένα σφραγισμένο γυάλινο φάκελο, σαν μια διαυγή λάμπα, που περιέχει ένα μερικό κενό. Μέσα στο φάκελο, τέσσερα τετράγωνα πτερύγια, με μια μαύρη και μια άσπρη πλευρά, ισορροπούν σε ένα ρουλεμάν βελόνας. Όταν φωτίζετε το ραδιόμετρο, η μαύρη πλευρά θερμαίνεται περισσότερο από ό, τι η λευκή πλευρά. Τα μόρια αέρα αναπηδούν και από τις δύο πλευρές, αλλά η θερμική ενέργεια από τη μαύρη πλευρά τους κάνει να πιέζονται πιο σκληρά. Αυτό περιστρέφει τα πτερύγια προς την κατεύθυνση της λευκής πλευράς. Τοποθετήστε το ραδιόμετρο σε έντονο ηλιακό φως και δείτε πόσο γρήγορα περιστρέφεται. Στη συνέχεια, απομακρυνθείτε από το άμεσο ηλιακό φως και παρατηρήστε ότι κινείται πιο αργά.

Βρείτε διάφορα είδη υφασμάτων, όπως πουκάμισα ή πετσέτες, διαφόρων χρωμάτων. Τοποθετήστε τα σε μια στιβαρή, επίπεδη επιφάνεια υπό το έντονο ηλιακό φως. Μετά από 15 έως 20 λεπτά, νιώστε το καθένα και σημειώστε ποιο είναι το πιο ζεστό. Επειδή τα σκούρα χρώματα αντανακλούν το λιγότερο φως του ήλιου, απορροφούν τη μεγαλύτερη θερμότητα. Τα ανοιχτά χρώματα αντανακλούν το μεγαλύτερο φως του ήλιου και επομένως παραμένουν πιο κρύα.

Συγκεντρώστε πέντε φλιτζάνια καφέ, πανομοιότυπα εκτός από το χρώμα. Τρέξτε ζεστό νερό από μια βρύση για ένα ή δύο λεπτά, έως ότου φτάσει στη μέγιστη θερμοκρασία του. Γεμίστε τα ποτήρια με ζεστό νερό και μετακινήστε τα σε ένα σκοτεινό, δροσερό δωμάτιο. Τοποθετήστε ένα θερμόμετρο σε κάθε ένα και περιμένετε 20 λεπτά. Διαβάστε το θερμόμετρο σε κάθε φλιτζάνι και συγκρίνετε τις θερμοκρασίες και τα χρώματα. Τα πιο σκούρα χρώματα πρέπει να διαβάζουν το πιο δροσερό γιατί, καθώς είναι καλύτερα να απορροφούν θερμική ενέργεια, ακτινοβολούν επίσης θερμική ενέργεια πιο αποτελεσματικά από τα ανοιχτά χρώματα.

Αποκτήστε ένα μπαλόνι «ηλιακού σωλήνα» και πάρτε το σε εξωτερικούς χώρους σε μια ήρεμη, ηλιόλουστη μέρα. Το μπαλόνι έχει μήκος αρκετά πόδια και είναι κατασκευασμένο από σκούρο πλαστικό. Φουσκώστε το στη σκιά με δροσερό αέρα. Τοποθετήστε ένα χορτάρι χαρταετού στο μπαλόνι και πάρτε το σε μια ηλιόλουστη περιοχή. Κρατήστε το κορδόνι. Τελικά, η ακτινοβολία θερμότητας από τον ήλιο θα αναγκάσει τον αέρα να διογκωθεί, κάνοντας το μπαλόνι να ανέβει από το έδαφος. Ο θερμότερος αέρας στο εσωτερικό έχει λιγότερη πυκνότητα από τον εξωτερικό αέρα, έτσι το μπαλόνι επιπλέει.