Warmte-energie is een fundamenteel concept in de natuurkunde waarmee alle studenten vertrouwd moeten zijn. Gelukkig leent thermische energie zich voor enkele eenvoudige, waarneembare en fascinerende experimenten om jonge studenten kennis te laten maken met de wetenschap van warmte. Experimenten kunnen warmteabsorptie van verschillende kleuren, brandwerendheid, het creëren van werk en de rol van isolatie aantonen, om er maar een paar te noemen.
Kleur en warmte
Een van de eenvoudigste experimenten met thermische energie is het demonstreren hoe verschillende kleuren zonne-energie op verschillende manieren absorberen. Wikkel eerst verschillende identieke drinkglazen in papier van verschillende kleuren. Vul vervolgens elk glas met dezelfde hoeveelheid water. Laat de bril vervolgens een uur in direct zonlicht staan. Controleer ten slotte de temperatuur van elk glas water.
Thermische energie en arbeid
Hoewel we het niet kunnen zien, kan thermische energie voor ons werken. Om dit aan te tonen, legt u een ballon en een fles van 1 liter vijf minuten in de vriezer. Vul vervolgens een kom met lauw water. Plaats de mond van de ballon over de opening van de 1-literfles en plaats de fles in de kom met warm water. De ballon moet worden opgeblazen als de lucht in de fles opwarmt. Plaats vervolgens, met de ballon nog steeds over de opening van de fles gespannen, de fles in een kom met ijswater. De ballon moet dan krimpen en leeglopen. Het werk van het opblazen en leeglopen van de ballon is bereikt door thermische energie.
Vuurvaste ballon
Demonstreer de geleiding en convectie van warmte door twee ballonnen te vullen: één met koud water en één met lucht. Steek een lucifer aan en houd hem onder de met lucht gevulde ballon - hij zou moeten scheuren. Steek nog een lucifer aan en houd deze onder de met water gevulde ballon. Het moet intact blijven omdat het water in de ballon warmte van het oppervlak van de ballon wegvoert. Deze geleiding en convectie van warmte voorkomt dat het ballonrubber een smelttemperatuur bereikt, waardoor de ballon niet barst.
Een object isoleren om verlies van thermische energie te voorkomen
Isolatie kan worden gebruikt om te voorkomen dat thermische energie een stof binnenkomt of verlaat. Om de effectiviteit van verschillende soorten isolatie te bepalen, begint u met het gieten van dezelfde hoeveelheid heet water in vier verschillende glazen potten. Neem de temperatuur van het water in elke pot. Bedek vervolgens elke pot hetzelfde, maar met een ander type isolatie: aluminiumfolie, krant, noppenfolie en een wollen sok. Laat de potten 10 minuten staan en meet vervolgens de temperatuur van elke pot om te zien welk type isolatie de meeste thermische energie vasthoudt.