Dinamica termică, numită și termodinamică, este procesul de transfer al căldurii dintr-o zonă în alta. Căldura este o formă de energie, ceea ce înseamnă că transferul de căldură este de fapt transferul de energie. Din acest motiv, studiul termodinamicii este de fapt studiul modului și de ce energia se deplasează în și din sisteme. Există o varietate de experimente diferite care pot fi eficiente în explicarea termodinamicii copiilor.
Explicarea termodinamicii
Înainte de a efectua experimente, copiii trebuie mai întâi să înțeleagă cele trei legi ale termodinamicii. Prima lege a termodinamicii afirmă că orice modificare a energiei interne a unui sistem este egală cu sistemul minus munca efectuată de sistem. A doua lege prevede că căldura nu poate fi niciodată transferată de la un corp mai rece la unul mai cald. A treia lege a termodinamicii se referă la starea de entropie sau aleatorie, în care un sistem, pe măsură ce se apropie de o temperatură de zero absolut, este forțat să extragă energie din alte sisteme din apropiere; totuși, deoarece extrage energie din aceste sisteme, nu va ajunge niciodată la zero absolut, făcând din a treia lege a termodinamicii o imposibilitate fizică.
Inghetata de casa
Un experiment distractiv și delicios pe care îl pot face copiii este să facă înghețată de casă, folosind o rețetă găsită pe site-ul Kelvin's Kids Club (zapatopi.net/kelvin/kidsclub). Urmând rețeta, copiii vor fi văzut cum energia termică din amestecul de înghețată curgea într-o soluție de saramură, care era la o temperatura mai rece datorită sării adăugate pentru a-i scădea temperatura, până când atât înghețata, cât și saramura au fost la fel temperatura. Căldura corpului mai cald s-a transferat în corpul mai rece până când ambii au devenit aceeași temperatură, demonstrând astfel a doua lege a termodinamicii.
Gheață care fierbe
Acest experiment analizează motivul pentru care o oală cu apă clocotită încetează brusc să fiarbă atunci când un cub de gheață este plasat în ea. Încălziți o oală cu apă pe un aragaz până ajunge la fierbere constantă, apoi puneți mai multe cuburi de gheață în oală; apa se va opri imediat din fierbere. Acest experiment demonstrează, de asemenea, a doua lege a termodinamicii, demonstrând că căldura de la arzător va curge întotdeauna către cel mai rece obiect din oală, care în acest caz este gheața. Prin urmare, căldura de la arzător încetează să facă apa să fiarbă, deoarece în schimb funcționează pentru a face gheața solidă să se topească și să devină apă.
„Știința gătitului”
Mai multe experimente adecvate copiilor care implică termodinamică pot fi găsite în cartea lui Peter Barnham „Știința gătitului”. Barnham, profesor la Universitatea din Bristol, Marea Britanie, explică modul în care prepararea alimentelor și prepararea alimentelor implică termodinamică principii. În carte, Barnham aprofundează chimia alimentelor, discutând modul în care aceasta contribuie la gustul unui anumit aliment. Barnham explorează, de asemenea, rolul termodinamicii în gătit, cu cele mai multe capitole cu un experiment pe bază de alimente pe care copiii îl pot desfășura.