Terminė dinamika, dar vadinama termodinamika, yra procesas, kaip šiluma perduodama iš vienos srities į kitą. Šiluma yra energijos forma, o tai reiškia, kad šilumos perdavimas iš tikrųjų yra energijos perdavimas. Dėl šios priežasties termodinamikos tyrimas iš tikrųjų yra tyrimas, kaip ir kodėl energija juda sistemose ir iš jų. Yra įvairių eksperimentų, kurie gali būti veiksmingi paaiškinant vaikams termodinamiką, įvairovė.
Termodinamikos paaiškinimas
Prieš atlikdami eksperimentus, vaikai pirmiausia turi suprasti tris termodinamikos dėsnius. Pirmasis termodinamikos dėsnis teigia, kad bet koks vidinės sistemos energijos pokytis yra lygus sistemai atėmus sistemos atliktą darbą. Antrasis įstatymas teigia, kad šiluma niekada negali būti perkelta iš šaltesnio kūno į šiltesnį. Trečiasis termodinamikos dėsnis nurodo entropijos arba atsitiktinumo būseną, kai sistema, artėdama prie absoliutaus nulio temperatūros, yra priversta semtis energijos iš kitų netoliese esančių sistemų; tačiau, semdamasis energijos iš šių sistemų, jis niekada nepasieks absoliutaus nulio, todėl trečiasis termodinamikos dėsnis taps fiziniu neįmanomu.
Naminiai ledai
Smagus ir skanus eksperimentas, kurį gali atlikti vaikai, yra gaminti naminius ledus, naudojant receptą, kurį rasite „Kelvin's Kids Club“ svetainėje (zapatopi.net/kelvin/kidsclub). Laikydamiesi recepto, vaikai pamatys, kaip šilumos energija ledų mišinyje tekėjo į sūrymo tirpalą, kuris buvo šaltesnė temperatūra dėl druskos, kurios buvo dedama siekiant sumažinti jos temperatūrą, kol ledai ir sūrymas buvo vienodi temperatūra. Šiltesnio kūno šiluma persikėlė į šaltesnį kūną, kol abu tapo vienoda temperatūra, taip pademonstruodami antrąjį termodinamikos dėsnį.
Verdantis ledas
Šiame eksperimente nagrinėjama, kodėl puodelis su verdančiu vandeniu staiga nustoja virti, kai į jį įdedamas ledo kubas. Įkaitinkite puodą su vandeniu ant viryklės, kol jis tolygiai užvirs, tada į puodą įdėkite kelis ledo kubelius; vanduo tuoj pat nustos virti. Šis eksperimentas taip pat įrodo antrąjį termodinamikos dėsnį, parodydamas, kad šiluma iš degiklio visada tekės į šalčiausią indą puode, kuris šiuo atveju yra ledas. Todėl degiklio šiluma nustoja verdanti vandenį, nes vietoj to kietasis ledas ištirpsta ir tampa vandeniu.
„Maisto gaminimo mokslas“
Daugiau vaikams tinkamų eksperimentų, susijusių su termodinamika, galima rasti Peterio Barnhamo knygoje „Maisto gaminimo mokslas“. Bristolio universiteto (JK) profesorius Barnhamas paaiškina, kaip maisto ruošimas ir valgio gaminimas apima termodinamiką principus. Knygoje Barnhamas gilinasi į maisto chemiją, aptardamas, kaip tai prisideda prie konkretaus maisto skonio. Barnhamas taip pat nagrinėja termodinamikos vaidmenį gaminant maistą. Daugumoje skyrių pateikiami maisto eksperimentai, kuriuos gali atlikti vaikai.
