L'énergie thermique est un concept fondamental en physique que tous les étudiants devraient connaître. Heureusement, l'énergie thermique se prête à des expériences simples, observables et fascinantes pour exposer les jeunes étudiants à la science de la chaleur. Des expériences peuvent démontrer l'absorption de chaleur de différentes couleurs, l'ignifugation, la création d'œuvres et le rôle de l'isolation, pour n'en nommer que quelques-uns.
Couleur et chaleur
L'une des expériences d'énergie thermique les plus simples consiste à démontrer comment différentes couleurs absorbent différemment l'énergie solaire. Tout d'abord, enveloppez plusieurs verres identiques dans du papier de couleurs différentes. Remplissez ensuite chaque verre avec la même quantité d'eau. Ensuite, laissez les verres à la lumière directe du soleil pendant une heure. Enfin, vérifiez la température de chaque verre d'eau.
Energie Thermique et Travail
Bien que nous ne puissions pas le voir, l'énergie thermique peut travailler pour nous. Pour le démontrer, mettez un ballon et une bouteille de 1 litre au congélateur pendant cinq minutes. Ensuite, remplissez un bol d'eau tiède. Placez l'embouchure du ballon sur l'ouverture de la bouteille de 1 litre et placez la bouteille dans le bol d'eau tiède. Le ballon doit se gonfler au fur et à mesure que l'air à l'intérieur de la bouteille se réchauffe. Ensuite, avec le ballon toujours tendu sur le goulot de la bouteille, placez la bouteille dans un bol d'eau glacée. Le ballon doit alors rétrécir et se dégonfler. Le travail de gonflage et de dégonflage du ballon a été accompli grâce à l'énergie thermique.
Ballon ignifuge
Démontrez la conduction et la convection de la chaleur en remplissant deux ballons: un d'eau froide et un d'air. Allumez une allumette et placez-la sous le ballon rempli d'air - elle devrait se rompre. Allumez une autre allumette et placez-la sous le ballon rempli d'eau. Il doit rester intact car l'eau à l'intérieur du ballon évacue la chaleur de la surface du ballon. Cette conduction et convection de chaleur empêche le caoutchouc du ballon d'atteindre une température de fusion, ce qui signifie que le ballon n'éclate pas.
Isoler un objet pour éviter la perte d'énergie thermique
L'isolation peut être utilisée pour empêcher l'énergie thermique d'entrer ou de sortir d'une substance. Pour déterminer l'efficacité de divers types d'isolation, commencez par verser la même quantité d'eau chaude dans quatre bocaux en verre différents. Prenez la température de l'eau dans chaque bocal. Ensuite, couvrez chaque pot de la même manière, mais avec un type d'isolant différent: du papier d'aluminium, du papier journal, du papier bulle et une chaussette en laine. Laissez reposer les bocaux pendant 10 minutes, puis prenez la température de chaque bocal pour voir quel type d'isolant a retenu le plus d'énergie thermique.
