L'energia termica è un concetto fondamentale in fisica che tutti gli studenti dovrebbero conoscere. Fortunatamente, l'energia termica si presta ad alcuni esperimenti semplici, osservabili e affascinanti per esporre i giovani studenti alla scienza del calore. Gli esperimenti possono dimostrare l'assorbimento del calore di diversi colori, la resistenza al fuoco, la creazione di lavoro e il ruolo dell'isolamento, solo per citarne alcuni.
Colore e calore
Uno degli esperimenti più semplici sull'energia termica consiste nel dimostrare come i diversi colori assorbono l'energia solare in modo diverso. Per prima cosa, avvolgi diversi bicchieri identici in carta di colori diversi. Quindi riempire ogni bicchiere con la stessa quantità di acqua. Quindi, lascia gli occhiali alla luce diretta del sole per un'ora. Infine, controlla la temperatura di ogni bicchiere d'acqua.
Energia Termica e Lavoro
Anche se non possiamo vederlo, l'energia termica può fare del lavoro per noi. Per dimostrarlo, metti un palloncino e una bottiglia da 1 litro in un congelatore per cinque minuti. Quindi, riempire una ciotola con acqua tiepida. Metti la bocca del palloncino sopra l'apertura della bottiglia da 1 litro e metti la bottiglia nella ciotola di acqua calda. Il palloncino dovrebbe gonfiarsi mentre l'aria all'interno della bottiglia si riscalda. Quindi, con il palloncino ancora teso sull'imboccatura della bottiglia, metti la bottiglia in una ciotola di acqua ghiacciata. Il palloncino dovrebbe quindi ridursi e sgonfiarsi. Il lavoro di gonfiaggio e sgonfiaggio del pallone è stato compiuto attraverso l'energia termica.
Palloncino ignifugo
Dimostra la conduzione e la convezione del calore riempiendo due palloncini: uno con acqua fredda e uno con aria. Accendi un fiammifero e tienilo sotto il palloncino pieno d'aria: dovrebbe rompersi. Accendi un altro fiammifero e tienilo sotto il palloncino pieno d'acqua. Dovrebbe rimanere intatto poiché l'acqua all'interno del palloncino sta portando via il calore dalla superficie del palloncino. Questa conduzione e convezione del calore impedisce alla gomma del palloncino di raggiungere una temperatura di fusione, il che significa che il palloncino non scoppia.
Isolare un oggetto per prevenire la perdita di energia termica
L'isolamento può essere utilizzato per impedire all'energia termica di entrare o uscire da una sostanza. Per determinare l'efficacia dei vari tipi di isolamento, iniziare versando la stessa quantità di acqua calda in quattro diversi vasetti di vetro. Prendi la temperatura dell'acqua in ogni barattolo. Quindi, copri ogni barattolo allo stesso modo, ma con un diverso tipo di isolamento: foglio di alluminio, giornale, pluriball e un calzino di lana. Lascia riposare i barattoli per 10 minuti, quindi misura la temperatura di ciascun barattolo per vedere quale tipo di isolamento ha trattenuto la maggior quantità di energia termica.