การทดลองวิทยาศาสตร์พลังงานความร้อนสำหรับเด็ก

พลังงานความร้อนเป็นแนวคิดพื้นฐานทางฟิสิกส์ที่นักเรียนทุกคนควรคุ้นเคย อย่างมีความสุข พลังงานความร้อนได้ให้การทดลองที่เรียบง่าย สังเกตได้ และน่าสนใจเพื่อให้นักเรียนรุ่นเยาว์ได้รู้จักศาสตร์แห่งความร้อน การทดลองสามารถแสดงให้เห็นการดูดซับความร้อนของสีต่างๆ กันไฟ การสร้างงาน และบทบาทของฉนวน เป็นต้น

หนึ่งในการทดลองพลังงานความร้อนที่ง่ายที่สุดคือการแสดงให้เห็นว่าสีต่างๆ ดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ต่างกันอย่างไร ขั้นแรก ห่อแก้วน้ำดื่มที่เหมือนกันหลายๆ ใบด้วยกระดาษสีต่างกัน จากนั้นเติมน้ำแต่ละแก้วในปริมาณที่เท่ากัน ถัดไป ปล่อยให้แว่นตาถูกแสงแดดส่องถึงโดยตรงเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง สุดท้าย ตรวจสอบอุณหภูมิของน้ำแต่ละแก้ว

แม้ว่าเราจะมองไม่เห็นมัน แต่พลังงานความร้อนก็สามารถช่วยเราได้ เพื่อแสดงสิ่งนี้ ให้ใส่บอลลูนและขวดขนาด 1 ลิตรในช่องแช่แข็งเป็นเวลาห้านาที ถัดไปเติมชามด้วยน้ำอุ่น วางปากบอลลูนไว้เหนือช่องเปิดขวดขนาด 1 ลิตร แล้ววางขวดลงในชามน้ำอุ่น บอลลูนควรพองตัวเมื่ออากาศภายในขวดอุ่นขึ้น ต่อไป โดยที่บอลลูนยังคงยืดอยู่เหนือปากขวด ให้วางขวดลงในชามที่ใส่น้ำแข็ง บอลลูนควรหดตัวและปล่อยลมออก งานพองและยุบบอลลูนได้สำเร็จด้วยพลังงานความร้อน

สาธิตการนำความร้อนและการพาความร้อนโดยเติมลูกโป่งสองลูก: ลูกหนึ่งใส่น้ำเย็นและอีกลูกหนึ่งใส่อากาศ จุดไม้ขีดและถือไว้ใต้บอลลูนที่เติมอากาศ มันควรจะแตก จุดไม้ขีดอีกอันแล้วถือไว้ใต้บอลลูนที่เติมน้ำ ควรคงสภาพไว้เนื่องจากน้ำในบอลลูนกำลังระบายความร้อนออกจากพื้นผิวของบอลลูน การนำความร้อนและการพาความร้อนนี้ช่วยป้องกันไม่ให้ยางบอลลูนไปถึงอุณหภูมิหลอมเหลว ซึ่งหมายความว่าบอลลูนจะไม่แตก

ฉนวนสามารถใช้เพื่อป้องกันพลังงานความร้อนเข้าหรือออกจากสารได้ เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของฉนวนประเภทต่างๆ เริ่มต้นด้วยการเทน้ำร้อนปริมาณเท่ากันลงในขวดแก้วสี่ใบ ใช้อุณหภูมิของน้ำในแต่ละขวด ถัดไป ให้ปิดฝาขวดแต่ละใบเหมือนกัน แต่ใช้ฉนวนประเภทต่างๆ เช่น ฟอยล์อลูมิเนียม หนังสือพิมพ์ แผ่นกันกระแทก และถุงเท้าขนสัตว์ ปล่อยให้ขวดโหลนั่งเป็นเวลา 10 นาที จากนั้นนำอุณหภูมิของแต่ละขวดมาพิจารณาว่าฉนวนชนิดใดเก็บพลังงานความร้อนได้มากที่สุด