Energia termică este un concept fundamental în fizică cu care toți elevii ar trebui să fie familiarizați. Din fericire, energia termică se pretează unor experimente simple, observabile și fascinante pentru a expune tinerii studenți la știința căldurii. Experimentele pot demonstra absorbția căldurii de diferite culori, protecția împotriva incendiilor, crearea de muncă și rolul izolației, doar pentru a numi câteva.
Culoare și căldură
Unul dintre cele mai simple experimente de energie termică implică demonstrarea modului în care diferite culori absorb diferit energia solară. În primul rând, înfășurați mai multe pahare de băut identice în hârtie de diferite culori. Apoi umple fiecare pahar cu aceeași cantitate de apă. Apoi, lăsați ochelarii la lumina directă a soarelui timp de o oră. În cele din urmă, verificați temperatura fiecărui pahar de apă.
Energie termică și lucru
Deși nu o putem vedea, energia termică poate funcționa pentru noi. Pentru a demonstra acest lucru, puneți un balon și o sticlă de 1 litru într-un congelator timp de cinci minute. Apoi, umpleți un castron cu apă călduță. Puneți gura balonului peste deschiderea sticlei de 1 litru și așezați sticla în vasul cu apă caldă. Balonul trebuie să se umfle pe măsură ce aerul din sticlă se încălzește. Apoi, cu balonul încă întins peste gura sticlei, așezați sticla într-un castron cu apă cu gheață. Balonul ar trebui apoi să se micșoreze și să se dezumfle. Munca de umflare și dezumflare a balonului a fost realizată prin energie termică.
Balon ignifug
Demonstrați conducerea și convecția căldurii prin umplerea a două baloane: unul cu apă rece și unul cu aer. Aprindeți un chibrit și țineți-l sub balonul umplut cu aer - ar trebui să se rupă. Aprindeți un alt chibrit și țineți-l sub balonul umplut cu apă. Ar trebui să rămână intact, deoarece apa din interiorul balonului transportă căldura de pe suprafața balonului. Această conducție și convecție de căldură împiedică cauciucul balonului să atingă o temperatură de topire, ceea ce înseamnă că balonul nu izbucnește.
Izolarea unui obiect pentru a preveni pierderea energiei termice
Izolația poate fi utilizată pentru a împiedica energia termică să pătrundă sau să părăsească o substanță. Pentru a determina eficacitatea diferitelor tipuri de izolații, începeți prin turnarea aceleiași cantități de apă fierbinte în patru borcane de sticlă diferite. Luați temperatura apei din fiecare borcan. Apoi, acoperiți fiecare borcan la fel, dar cu un tip diferit de izolație: folie de aluminiu, ziar, folie cu bule și o șosetă de lână. Lăsați borcanele să stea timp de 10 minute, apoi luați temperatura fiecărui borcan pentru a vedea ce tip de izolație a reținut cea mai mare energie termică.