Toplinska energija temeljni je pojam u fizici koji bi svi studenti trebali biti upoznati. Srećom, toplinska energija podliježe nekim jednostavnim, uočljivim i fascinantnim eksperimentima koji će mlade studente izložiti znanosti o toplini. Eksperimenti mogu pokazati upijanje topline različitih boja, vatrootpornost, stvaranje djela i ulogu izolacije, i samo neke od njih.
Boja i toplina
Jedan od najjednostavnijih eksperimenata s toplinskom energijom uključuje pokazivanje kako različite boje različito apsorbiraju sunčevu energiju. Prvo zamotajte nekoliko identičnih čaša za piće u papir različitih boja. Zatim svaku čašu napunite istom količinom vode. Zatim ostavite naočale na izravnom sunčevom svjetlu jedan sat. Na kraju provjerite temperaturu svake čaše vode.
Toplinska energija i rad
Iako je ne možemo vidjeti, toplinska energija može raditi za nas. Da biste to pokazali, stavite balon i bocu od 1 litre u zamrzivač na pet minuta. Zatim napunite posudu mlakom vodom. Stavite usta balona preko otvora boce od 1 litre i stavite bocu u posudu s toplom vodom. Balon bi se trebao napuhati dok se zrak unutar boce zagrijava. Zatim, s balonom koji je još uvijek ispružen preko usta boce, stavite bocu u posudu s ledenom vodom. Balon bi se tada trebao smanjiti i ispuhati. Popuhavanje i ispuhivanje balona postignuto je toplinskom energijom.
Vatrootporni balon
Pokažite provođenje i konvekciju topline punjenjem dva balona: jedan hladnom vodom, a drugi zrakom. Zapalite šibicu i držite je ispod balona ispunjenog zrakom - trebao bi puknuti. Upalite još jednu šibicu i držite je ispod balona napunjenog vodom. Trebao bi ostati netaknut jer voda unutar balona odvodi toplinu s površine balona. Ovo provođenje i konvekcija topline sprječava da balonska guma postigne temperaturu topljenja, što znači da balon ne puca.
Izolacija predmeta za sprečavanje gubitka toplinske energije
Izolacija se može koristiti kako bi se spriječilo da toplinska energija ulazi ili izlazi iz tvari. Da biste utvrdili učinkovitost različitih vrsta izolacija, započnite ulijevanjem iste količine vruće vode u četiri različite staklene posude. Izmjerite temperaturu vode u svakoj staklenci. Dalje, pokrijte svaku teglu isto, ali s drugom vrstom izolacije: aluminijskom folijom, novinama, folijom za mjehuriće i vunenom čarapom. Ostavite staklenke da odstoje 10 minuta, a zatim izmjerite temperaturu svake staklenke kako biste vidjeli koja vrsta izolacije zadržava najviše toplinske energije.
