Toplotna energija je temeljni pojem v fiziki, ki bi ga morali poznati vsi študentje. Na srečo je toplotna energija primerna za nekaj preprostih, opaznih in fascinantnih eksperimentov, ki mlade študente izpostavijo znanosti o toploti. Eksperimenti lahko prikažejo absorpcijo toplote različnih barv, protipožarno zaščito, ustvarjanje dela in vlogo izolacije, če naštejemo le nekatere.
Barva in toplota
Eden najpreprostejših eksperimentov s toplotno energijo vključuje prikaz, kako različne barve različno absorbirajo sončno energijo. Najprej zavijte več enakih kozarcev za pijačo v papir različnih barv. Nato vsak kozarec napolnite z enako količino vode. Nato očala pustite eno uro na neposredni sončni svetlobi. Na koncu preverite še temperaturo vsakega kozarca vode.
Toplotna energija in delo
Čeprav je ne vidimo, nam lahko toplotna energija dela. Da to dokažete, v hladilnik za pet minut postavite balon in 1-litrsko steklenico. Nato skledo napolnite z mlačno vodo. Postavite usta balona nad odprtino 1-litrske steklenice in jo postavite v posodo s toplo vodo. Balon naj se napihne, ko se zrak v steklenici ogreje. Nato z balonom, ki je še vedno raztegnjen nad ustjem steklenice, steklenico postavite v skledo z ledeno vodo. Balon se mora nato skrčiti in izprazniti. Delo napihovanja in izpuhavanja balona je bilo opravljeno s toplotno energijo.
Ognjevarni balon
Dokažite prevodnost in konvekcijo toplote tako, da napolnite dva balona: enega s hladno vodo in drugega z zrakom. Prižgite vžigalico in jo držite pod zrakom napolnjenim balonom - ta bi moral poči. Prižgite še eno vžigalico in jo primite pod balon, napolnjen z vodo. Moral bi ostati nedotaknjen, saj voda v balonu odnaša toploto s površine balona. Ta prevodnost in konvekcija toplote preprečuje, da bi balonska guma dosegla temperaturo taljenja, kar pomeni, da balon ne poči.
Izolacija predmeta za preprečevanje izgube toplotne energije
Z izolacijo lahko preprečimo, da bi toplotna energija vstopala ali izstopala iz snovi. Če želite ugotoviti učinkovitost različnih vrst izolacije, začnite tako, da v štiri različne steklene kozarce nalijete enako količino vroče vode. Izmerite temperaturo vode v vsakem kozarcu. Nato pokrijte vsak kozarec enako, vendar z drugačno vrsto izolacije: aluminijasto folijo, časopis, folijo z mehurčki in volneno nogavico. Pustite, da kozarci sedijo 10 minut, nato pa izmerite temperaturo vsakega kozarca, da vidite, katera vrsta izolacije je zadržala največ toplotne energije.