Energia cieplna to podstawowe pojęcie w fizyce, które wszyscy uczniowie powinni znać. Na szczęście energia cieplna nadaje się do kilku prostych, obserwowalnych i fascynujących eksperymentów, które pozwalają młodym studentom zapoznać się z nauką o cieple. Eksperymenty mogą wykazać absorpcję ciepła w różnych kolorach, ognioodporność, tworzenie pracy i rolę izolacji, żeby wymienić tylko kilka.
Kolor i ciepło
Jeden z najprostszych eksperymentów z energią cieplną polega na wykazaniu, jak różne kolory w różny sposób pochłaniają energię słoneczną. Najpierw zawiń kilka identycznych szklanek w papier o różnych kolorach. Następnie napełnij każdą szklankę taką samą ilością wody. Następnie pozostaw okulary na godzinę na słońcu. Na koniec sprawdź temperaturę każdej szklanki wody.
Energia cieplna i praca
Chociaż tego nie widzimy, energia cieplna może dla nas pracować. Aby to zademonstrować, włóż balon i 1-litrową butelkę do zamrażarki na pięć minut. Następnie napełnij miskę letnią wodą. Przyłóż usta balonika do otworu 1-litrowej butelki i umieść butelkę w misce z ciepłą wodą. Balon powinien się napompować, gdy powietrze w butelce się nagrzeje. Następnie, nadal z balonem naciągniętym na wylot butelki, umieść butelkę w misce z lodowatą wodą. Balon powinien się wtedy skurczyć i opróżnić. Praca polegająca na nadmuchiwaniu i opróżnianiu balonu została wykonana za pomocą energii cieplnej.
Balon ognioodporny
Zademonstruj przewodzenie i konwekcję ciepła, wypełniając dwa balony: jeden zimną wodą, a drugi powietrzem. Zapal zapałkę i trzymaj ją pod napełnionym powietrzem balonem - powinien pęknąć. Zapal kolejną zapałkę i trzymaj ją pod wypełnionym wodą balonem. Powinien pozostać nienaruszony, ponieważ woda wewnątrz balonu odprowadza ciepło z powierzchni balonu. To przewodzenie i konwekcja ciepła zapobiega osiągnięciu przez gumę balonu temperatury topnienia, co oznacza, że balon nie pęka.
Izolacja obiektu, aby zapobiec utracie energii cieplnej
Izolację można wykorzystać do powstrzymania energii cieplnej przed wejściem lub wyjściem z substancji. Aby określić skuteczność różnych rodzajów izolacji, zacznij od wlania tej samej ilości gorącej wody do czterech różnych szklanych słoików. Zmierz temperaturę wody w każdym słoiku. Następnie przykryj każdy słoik tak samo, ale innym rodzajem izolacji: folią aluminiową, gazetą, folią bąbelkową i wełnianą skarpetą. Pozostaw słoiki na 10 minut, a następnie zmierz temperaturę każdego słoika, aby zobaczyć, który rodzaj izolacji zachował najwięcej energii cieplnej.
