Termička dinamika, koja se naziva i termodinamika, postupak je prenošenja topline iz jednog područja u drugo. Toplina je oblik energije, što znači da je prijenos topline zapravo prijenos energije. Iz tog razloga, proučavanje termodinamike zapravo je proučavanje kako i zašto se energija kreće u i izvan sustava. Postoji niz različitih eksperimenata koji mogu biti učinkoviti u objašnjavanju termodinamike djeci.
Objašnjenje termodinamike
Prije provođenja pokusa, djeca prvo trebaju razumjeti tri zakona termodinamike. Prvi zakon termodinamike kaže da je svaka promjena unutarnje energije sustava jednaka sustavu umanjenom za rad koji sustav radi. Drugi zakon kaže da se toplina nikada ne može prenijeti iz hladnijeg u toplije tijelo. Treći zakon termodinamike odnosi se na stanje entropije ili slučajnosti, u kojem je sustav, približavajući se temperaturi od apsolutne nule, prisiljen crpiti energiju iz drugih obližnjih sustava; međutim, kako crpi energiju iz tih sustava, nikada neće doseći apsolutnu nulu, što treći zakon termodinamike čini fizičkom nemogućnošću.
Domaći sladoled
Zabavan i ukusan eksperiment koji djeca mogu poduzeti jest napraviti domaći sladoled, koristeći recept koji se nalazi na web mjestu Kelvin's Kids Club (zapatopi.net/kelvin/kidsclub). Slijedeći recept, djeca će vidjeti kako se toplinska energija u smjesi sladoleda slijeva u otopinu salamure koja je bila na hladnija temperatura zbog soli koja je dodana da bi smanjila temperaturu, dok sladoled i salamura nisu bili isti temperatura. Toplina toplijeg tijela prenosila se na hladnije tijelo dok oba nisu postala ista temperatura, pokazujući tako drugi zakon termodinamike.
Uzavreli led
Ovaj eksperiment razmatra zašto lonac s kipućom vodom iznenada prestane kipjeti kad se u njega stavi kocka leda. Zagrijte lonac vode na štednjaku dok ne zakuha, a zatim stavite nekoliko kockica leda u lonac; voda će odmah prestati kipjeti. Ovaj eksperiment također dokazuje drugi zakon termodinamike, pokazujući da će toplina iz plamenika uvijek teći do najhladnijeg predmeta u posudi, što je u ovom slučaju led. Zbog toga toplina iz plamenika zaustavlja da voda ključa, jer umjesto toga radi da se čvrsti led otopi i postane voda.
"Znanost o kuhanju"
Više pokusa prilagođenih djeci koji uključuju termodinamiku može se naći u knjizi Petera Barnhama "Znanost o kuhanju". Barnham, profesor sa Sveučilišta u Bristolu u Velikoj Britaniji, objašnjava kako priprema hrane i kuhanje jela uključuju termodinamiku principi. U knjizi se Barnham upušta u kemiju hrane raspravljajući o tome kako to pridonosi okusu određene hrane. Barnham također istražuje ulogu termodinamike u kuhanju, a većina poglavlja sadrži eksperiment zasnovan na hrani koji djeca mogu provesti.