Η θερμική ενέργεια είναι μια θεμελιώδης έννοια στη φυσική με την οποία όλοι οι μαθητές πρέπει να γνωρίζουν. Ευτυχώς, η θερμική ενέργεια προσφέρεται σε μερικά απλά, παρατηρήσιμα και συναρπαστικά πειράματα για να εκθέσει τους νέους μαθητές στην επιστήμη της θερμότητας. Τα πειράματα μπορούν να αποδείξουν την απορρόφηση θερμότητας διαφορετικών χρωμάτων, τη φωτιά, τη δημιουργία εργασιών και τον ρόλο της μόνωσης, για να αναφέρουμε μόνο μερικά.
Χρώμα και θερμότητα
Ένα από τα απλούστερα πειράματα θερμικής ενέργειας περιλαμβάνει την επίδειξη του τρόπου με τον οποίο διαφορετικά χρώματα απορροφούν την ηλιακή ενέργεια διαφορετικά. Πρώτα, τυλίξτε αρκετά πανομοιότυπα ποτήρια σε χαρτί διαφορετικών χρωμάτων. Στη συνέχεια, γεμίστε κάθε ποτήρι με την ίδια ποσότητα νερού. Στη συνέχεια, αφήστε τα ποτήρια σε άμεσο ηλιακό φως για μία ώρα. Τέλος, ελέγξτε τη θερμοκρασία κάθε ποτηριού νερού.
Θερμική Ενέργεια και Εργασία
Αν και δεν μπορούμε να το δούμε, η θερμική ενέργεια μπορεί να λειτουργήσει για εμάς. Για να το αποδείξετε αυτό, βάλτε ένα μπαλόνι και ένα μπουκάλι 1 λίτρου σε καταψύκτη για πέντε λεπτά. Στη συνέχεια, γεμίστε ένα μπολ με χλιαρό νερό. Βάλτε το στόμα του μπαλονιού πάνω από το άνοιγμα της φιάλης 1 λίτρου και τοποθετήστε τη φιάλη στο μπολ με ζεστό νερό. Το μπαλόνι πρέπει να φουσκώνει καθώς θερμαίνεται ο αέρας μέσα στη φιάλη. Στη συνέχεια, με το μπαλόνι τεντωμένο ακόμα στο στόμα του μπουκαλιού, τοποθετήστε το μπουκάλι σε ένα μπολ με παγωμένο νερό. Το μπαλόνι πρέπει στη συνέχεια να συρρικνωθεί και να ξεφουσκώσει. Το έργο του φουσκώματος και του ξεφουσκώματος του μπαλονιού ολοκληρώθηκε μέσω θερμικής ενέργειας.
Πυρίμαχο μπαλόνι
Δείξτε την αγωγή και τη μεταφορά θερμότητας γεμίζοντας δύο μπαλόνια: ένα με κρύο νερό και ένα με αέρα. Φωτίστε ένα σπίρτο και κρατήστε το κάτω από το αερόστατο - θα πρέπει να σπάσει. Ανάψτε ένα άλλο ταίριασμα και κρατήστε το κάτω από το μπαλόνι γεμάτο νερό. Θα πρέπει να παραμείνει άθικτο καθώς το νερό μέσα στο μπαλόνι μεταφέρει θερμότητα από την επιφάνεια του μπαλονιού. Αυτή η αγωγή και η μεταφορά θερμότητας εμποδίζει το λάστιχο του μπαλονιού να φτάσει σε θερμοκρασία τήξης, που σημαίνει ότι το μπαλόνι δεν σκάει.
Μόνωση ενός αντικειμένου για την πρόληψη της απώλειας θερμικής ενέργειας
Η μόνωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εμποδίσει τη θερμική ενέργεια είτε από την είσοδο ή την έξοδο από μια ουσία. Για να προσδιορίσετε την αποτελεσματικότητα διαφόρων τύπων μόνωσης, ξεκινήστε ρίχνοντας την ίδια ποσότητα ζεστού νερού σε τέσσερα διαφορετικά γυάλινα βάζα. Πάρτε τη θερμοκρασία του νερού σε κάθε βάζο. Στη συνέχεια, καλύψτε κάθε βάζο με το ίδιο, αλλά με διαφορετικό τύπο μόνωσης: αλουμινόχαρτο, εφημερίδα, φούσκα και μάλλινη κάλτσα. Αφήστε τα βάζα να καθίσουν για 10 λεπτά και στη συνέχεια πάρτε τη θερμοκρασία κάθε βάζου για να δείτε ποιος τύπος μόνωσης διατήρησε την περισσότερη θερμική ενέργεια.