La dinámica térmica, también llamada termodinámica, es el proceso de transferencia de calor de un área a otra. El calor es una forma de energía, lo que significa que la transferencia de calor es en realidad la transferencia de energía. Por esta razón, el estudio de la termodinámica es en realidad el estudio de cómo y por qué la energía entra y sale de los sistemas. Hay una variedad de experimentos diferentes que pueden ser efectivos para explicar la termodinámica a los niños.
Explicando la termodinámica
Antes de realizar experimentos, los niños primero deben comprender las tres leyes de la termodinámica. La primera ley de la termodinámica establece que cualquier cambio en la energía interna de un sistema es igual al sistema menos el trabajo realizado por el sistema. La segunda ley establece que el calor nunca se puede transferir de un cuerpo más frío a uno más cálido. La tercera ley de la termodinámica se refiere al estado de entropía, o aleatoriedad, en el que un sistema, cuando se acerca a una temperatura del cero absoluto, se ve obligado a extraer energía de otros sistemas cercanos; sin embargo, a medida que extrae energía de estos sistemas, nunca alcanzará el cero absoluto, lo que hace que la tercera ley de la termodinámica sea una imposibilidad física.
Helado casero
Un experimento divertido y delicioso que los niños pueden realizar es hacer helado casero, usando una receta que se encuentra en el sitio web del Kelvin's Kids Club (zapatopi.net/kelvin/kidsclub). Siguiendo la receta, los niños habrán visto cómo la energía térmica en la mezcla de helado fluía hacia una solución de salmuera, que estaba en un temperatura más fría debido a la sal que se le agregó para bajar su temperatura, hasta que tanto el helado como la salmuera estuvieron al mismo temperatura. El calor del cuerpo más caliente se transfirió al cuerpo más frío hasta que ambos alcanzaron la misma temperatura, demostrando así la segunda ley de la termodinámica.
Hielo hirviendo
Este experimento analiza por qué una olla de agua hirviendo deja de hervir repentinamente cuando se coloca un cubito de hielo. Caliente una olla con agua en una estufa hasta que hierva constantemente, luego coloque varios cubitos de hielo en la olla; el agua dejará de hervir inmediatamente. Este experimento también prueba la segunda ley de la termodinámica, demostrando que el calor del quemador siempre fluirá hacia el objeto más frío de la olla, que en este caso es el hielo. Por lo tanto, el calor del quemador deja de hacer que el agua hierva, ya que, en cambio, hace que el hielo sólido se derrita y se convierta en agua.
"La ciencia de la cocina"
En el libro de Peter Barnham, "La ciencia de la cocina", se pueden encontrar más experimentos apropiados para niños que involucran la termodinámica. Barnham, profesor de la Universidad de Bristol, Reino Unido, explica cómo la preparación de alimentos y la cocción de comidas involucran termodinámica principios. En el libro, Barnham profundiza en la química de los alimentos y analiza cómo esto contribuye al sabor de un alimento en particular. Barnham también explora el papel de la termodinámica en la cocina, y la mayoría de los capítulos presentan un experimento basado en alimentos que los niños pueden realizar.