Experimenten met warmtestraling

Warmte-energie verplaatst zich van hete naar koude objecten door geleiding, convectie en straling. Van deze drie heeft alleen straling geen contact nodig; de zon verwarmt de aarde omdat zijn warmtestraling door de lege ruimte reist. Elk warm object, zoals de zon, een broodrooster of het menselijk lichaam, geeft deze energie af, infraroodstraling of I.R. Eenvoudige experimenten laten zien hoe het werkt.

Een radiometer, verkrijgbaar bij wetenschappelijke winkels voor een paar dollar, toont de energie die inherent is aan infraroodstraling. Het heeft een verzegelde glazen omhulling, zoals een heldere gloeilamp, die een gedeeltelijk vacuüm bevat. In de envelop balanceren vier vierkante schoepen, met een zwarte kant en een witte kant, op een naaldlager. Als je een licht op de radiometer schijnt, warmt de zwarte kant meer op dan de witte kant. Luchtmoleculen stuiteren van beide kanten, maar de warmte-energie van de zwarte kant zorgt ervoor dat ze harder duwen. Hierdoor draaien de wieken in de richting van de witte zijde. Plaats de radiometer in fel zonlicht en kijk hoe snel hij draait. Zet het dan uit de buurt van direct zonlicht en merk op dat het langzamer beweegt.

Vind verschillende stoffen items, zoals overhemden of handdoeken, in verschillende kleuren. Leg ze op een stevige, vlakke ondergrond in het felle zonlicht. Voel na 15 tot 20 minuten aan elk en noteer welke het warmst is. Omdat donkere kleuren het minste zonlicht weerkaatsen, nemen ze de meeste warmte op. Lichte kleuren reflecteren het meeste zonlicht en blijven daardoor koeler.

Verzamel vijf koffiekopjes, identiek behalve de kleur. Laat een minuut of twee heet water uit een kraan lopen, totdat het de maximale temperatuur heeft bereikt. Vul de kopjes met heet water en verplaats ze naar een donkere, koele kamer. Plaats in elk een thermometer en wacht 20 minuten. Lees de thermometer in elk kopje en vergelijk de temperaturen en kleuren. De donkerste kleuren zouden de koelste moeten zijn, omdat ze, net zoals ze beter zijn in het absorberen van warmte-energie, ook warmte-energie efficiënter uitstralen dan lichte kleuren.

Koop een "zonnebuis" -ballon en neem hem mee naar buiten op een rustige, zonnige dag. De ballon is enkele meters lang en gemaakt van donker plastic. Blaas hem op in de schaduw met koele lucht. Bevestig een vliegerkoord aan de ballon en breng deze naar een zonnige plek. Houd het touw vast. Uiteindelijk zal de warmtestraling van de zon ervoor zorgen dat de lucht binnenin uitzet, waardoor de ballon uit de grond komt. De warmere lucht binnen heeft een lagere dichtheid dan de buitenlucht, waardoor de ballon blijft drijven.