Experiment med värmestrålning

Värmeenergi rör sig från heta föremål till kalla genom ledning, konvektion och strålning. Av dessa tre kräver endast strålning inte kontakt; solen värmer jorden eftersom dess värmestrålning färdas genom det tomma utrymmet. Alla varma föremål, som solen, en brödrost eller människokroppen, avger denna energi, kallad infraröd strålning, eller I.R. Enkla experiment visar hur det fungerar.

En radiometer, tillgänglig i vetenskapliga butiker för några dollar, visar den energi som ligger i infraröd strålning. Den har ett förseglat glaskuvert, som en klar glödlampa, som innehåller ett partiellt vakuum. Inuti kuvertet balanserar fyra fyrkantiga skovlar med en svart sida och en vit sida på ett nållager. När du lyser ett ljus på radiometern värms den svarta sidan mer än den vita sidan. Luftmolekyler studsar från båda sidor, men värmeenergin från den svarta sidan får dem att trycka hårdare. Detta snurrar skovlarna i riktning mot den vita sidan. Placera radiomätaren i starkt solljus och se hur snabbt den snurrar. Flytta den sedan från direkt solljus och observera att den rör sig långsammare.

Hitta flera tygartiklar, som skjortor eller handdukar, i olika färger. Lägg dem på en stabil, jämn yta i starkt solljus. Efter 15 till 20 minuter känner du var och en och noterar vilken som är den varmaste. Eftersom mörka färger reflekterar minst solljus absorberar de mest värme. Ljusa färger reflekterar mest solljus och förblir därför svalare.

Samla fem kaffekoppar, identiska förutom färg. Kör varmvatten från en kran i en minut eller två tills den når sin maximala temperatur. Fyll kopparna med varmt vatten och flytta dem till ett mörkt, svalt rum. Placera en termometer i var och en och vänta 20 minuter. Läs termometern i varje kopp och jämför temperaturer och färger. De mörkaste färgerna bör läsa de coolaste eftersom de, precis som de är bättre på att absorbera värmeenergi, också utstrålar värmeenergi mer effektivt än ljusa färger.

Skaffa en "solrör" -ballong och ta den utomhus på en lugn, solig dag. Ballongen är flera meter lång och gjord av mörk plast. Blås upp den i skuggan med sval luft. Fäst en draksträng på ballongen och ta den till ett soligt område. Håll i strängen. Så småningom kommer värmestrålning från solen att få luften inuti att expandera, vilket gör att ballongen stiger upp från marken. Den varmare luften inuti har mindre densitet än utomhusluften, så ballongen flyter.