การทดลองถ่ายเทความร้อนและพลังงาน

พลังงานแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: ศักย์และจลนศาสตร์ พลังงานศักย์คือพลังงานที่มีอยู่ในวัตถุและพบได้หลายรูปแบบ เช่น เคมี ความร้อน และไฟฟ้า พลังงานจลน์คือพลังงานที่มีอยู่ในวัตถุเคลื่อนที่ กระบวนการเปลี่ยนพลังงานรูปแบบหนึ่งเป็นอีกรูปแบบหนึ่งเรียกว่าการแปลงพลังงาน การถ่ายโอนพลังงานนี้สามารถแสดงให้เห็นได้ในการทดลองต่างๆ

วางช้อนโลหะลงในน้ำร้อนแล้วทิ้งไว้สักครู่ แตะปลายช้อนที่ไม่จุ่มน้ำ ทำซ้ำกับช้อนที่ทำจากวัสดุต่างๆ เช่น พลาสติก อลูมิเนียม สแตนเลส และไม้ พิจารณาว่าวัสดุใดเติบโตได้เร็วที่สุดในน้ำ การนำคือการถ่ายโอนพลังงานความร้อนหรือความร้อนระหว่างสารเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิ พลังงานความร้อนจะถูกถ่ายโอนจากบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงกว่าไปยังพื้นที่ที่ต่ำกว่า โลหะเป็นตัวนำไฟฟ้าได้ดีกว่าพลาสติก ดังนั้นเมื่อคุณวางช้อนลงในน้ำร้อน อุณหภูมิที่สูงของน้ำจะถูกถ่ายโอนไปยังช้อนโลหะที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าได้ง่าย

การถ่ายเทความร้อนอาจทำให้สารเย็นรู้สึกเย็นลง ใส่ไอศกรีมลงในสองชาม ตัวอย่างไอศกรีมในชามแรก สังเกตว่ารู้สึกเย็นในปากของคุณอย่างไร เทนมลงบนไอศกรีมในชามที่สองแล้วชิมรส รู้สึกหนาวขึ้นเพราะการถ่ายเทความร้อน ไอศกรีมรู้สึกเย็นเพราะมีความร้อนน้อยกว่าปากคุณ ยิ่งความร้อนเคลื่อนออกจากด้านในปากของคุณเข้าไปในไอศกรีมเร็วขึ้นเท่าไร ไอศกรีมก็ยิ่งรู้สึกเย็นลงเท่านั้น ไอศกรีมมีฟองอากาศที่ทำหน้าที่เป็นฉนวน นมไม่มีฟองเหล่านี้ จึงเป็นตัวนำไฟฟ้าหรือทางเดินที่ดีกว่า เพื่อให้ความร้อนเคลื่อนผ่าน การเคลือบนมบนไอศกรีมชามที่สองจะนำความร้อนจากปากของคุณไปยังไอศกรีมได้เร็วกว่าไอศกรีมเพียงอย่างเดียว ทำให้เกิดความรู้สึกที่เย็นกว่า

กระจายเงินหกเพนนีบนพื้นผิวเรียบเพื่อแสดงอะตอมหรือโมเลกุลภายในสาร วางหนึ่งเพนนีหกนิ้วจากส่วนที่เหลือ ยิงเพนนีนี้ด้วยนิ้วของคุณไปทางเหรียญอื่น เพนนีเดียวเป็นตัวแทนของอะตอมหรือโมเลกุลที่มีพลังงานจลน์มากกว่าเพนนีอื่นๆ การเปลี่ยนแปลงของเพนนีเมื่อถูกกระทบ แสดงถึงการถ่ายโอนพลังงานจากเหรียญที่กำลังเคลื่อนที่ไปยังกลุ่ม การยิงเหรียญทำให้มันเคลื่อนที่ มันกระทบกับเหรียญที่อยู่กับที่ ถ่ายโอนพลังงานไปยังพวกมัน และพวกมันก็เคลื่อนไหวเช่นกัน การโอนนี้ยังทำให้เพนนีที่คุณยิงหยุดลง

สาธิตการดูดซับความร้อนในการทดลองโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ วางก้อนน้ำแข็งบนกระดาษหกแผ่นที่มีสีต่างกัน ใช้ขาวดำแล้วตามด้วยสีอื่นๆ อีกสี่สี เช่น น้ำเงิน แดง เหลือง และเขียว วางการ์ดไว้กลางแจ้งและสังเกตดูว่าการ์ดใดละลายก่อนและสุดท้าย ลูกบาศก์บนกระดาษสีดำจะละลายได้เร็วที่สุดเพราะสีดำดูดซับแสงได้ดีกว่าสีอื่นๆ ลูกบาศก์บนกระดาษสีขาวจะละลายช้าที่สุดเพราะสีขาวสะท้อนแสงแทนที่จะดูดซับ เมื่อแสงแดดถูกดูดกลืน พลังงานแสงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นความร้อน ซึ่งจะทำให้น้ำแข็งละลาย