Tepelná energia je základným pojmom vo fyzike, s ktorým by mali byť oboznámení všetci študenti. Našťastie sa tepelná energia hodí na niekoľko jednoduchých, pozorovateľných a fascinujúcich experimentov, vďaka ktorým môžu mladí študenti vystaviť vedu tepla. Experimenty môžu demonštrovať absorpciu tepla rôznych farieb, protipožiarnu odolnosť, vytvorenie diela a úlohu izolácie.
Farba a teplo
Jeden z najjednoduchších experimentov s tepelnou energiou spočíva v demonštrácii toho, ako rôzne farby absorbujú slnečnú energiu odlišne. Najskôr zabalte niekoľko rovnakých pohárov na pitie do papiera rôznych farieb. Potom každý pohár naplňte rovnakým množstvom vody. Ďalej nechajte poháre jednu hodinu na priamom slnku. Na záver skontrolujte teplotu každého pohára vody.
Tepelná energia a práca
Aj keď to nevidíme, tepelná energia môže robiť prácu za nás. Aby ste to preukázali, vložte balón a 1-litrovú fľašu na päť minút do mrazničky. Ďalej naplňte misku vlažnou vodou. Vložte ústie balónika cez otvor 1-litrovej fľaše a vložte fľašu do misky s teplou vodou. Balón by sa mal nafúknuť, keď sa vzduch vo fľaši zahreje. Ďalej, keď je balónik stále natiahnutý cez ústie fľaše, vložte fľašu do misky s ľadovou vodou. Balón by sa mal potom zmenšiť a vyfúknuť. Práce na nafukovaní a vypúšťaní balónika sa dosiahli pomocou tepelnej energie.
Protipožiarny balón
Preukázajte vedenie a konvekciu tepla naplnením dvoch balónov: jedného so studenou vodou a druhého so vzduchom. Zapáľte zápalku a podržte ju pod balónom naplneným vzduchom - mal by sa pretrhnúť. Zapáľte ďalšiu zápalku a podržte ju pod balónom naplneným vodou. Mal by zostať neporušený, pretože voda vo vnútri balóna odvádza teplo z povrchu balóna. Toto vedenie a prúdenie tepla zabraňuje balónovej gume dosiahnuť teplotu topenia, čo znamená, že balón nepraskne.
Zateplenie objektu, aby sa zabránilo strate tepelnej energie
Izolácia sa môže použiť na zabránenie vstupu tepelnej energie do látky alebo z nej. Aby ste určili účinnosť rôznych druhov izolácie, začnite nalievaním rovnakého množstva horúcej vody do štyroch rôznych sklenených nádob. V každej nádobe zmerajte teplotu vody. Ďalej zakryte každú nádobu rovnako, ale s iným typom izolácie: hliníkovou fóliou, novinami, bublinkovou fóliou a vlnenou ponožkou. Nechajte nádoby 10 minút odstáť, potom zmerajte teplotu každej nádoby a zistite, ktorý typ izolácie si uchoval najväčšiu tepelnú energiu.