Теплова динаміка, яку також називають термодинамікою, - це процес передачі тепла з однієї області в іншу. Тепло - це форма енергії, що означає, що передача тепла насправді є передачею енергії. З цієї причини вивчення термодинаміки насправді є вивченням того, як і чому енергія рухається всередину і виходить із системи. Існує безліч різних експериментів, які можуть бути ефективними для пояснення термодинаміки дітям.
Пояснення термодинаміки
Перш ніж проводити експерименти, дітям спочатку потрібно зрозуміти три закони термодинаміки. Перший закон термодинаміки стверджує, що будь-яка зміна внутрішньої енергії системи дорівнює системі за мінусом роботи, виконаної системою. Другий закон говорить, що тепло ніколи не може передаватися від більш холодного тіла до більш теплого. Третій закон термодинаміки відноситься до стану ентропії, або випадковості, коли система, наближаючись до температури абсолютного нуля, змушена черпати енергію з інших прилеглих систем; однак, витягуючи енергію з цих систем, вона ніколи не досягне абсолютного нуля, що робить третій закон термодинаміки фізичною неможливістю.
Домашнє морозиво
Веселий та смачний експеримент, який можуть здійснити діти, - це приготування домашнього морозива, використовуючи рецепт, розміщений на веб-сайті Дитячого клубу Келвіна (zapatopi.net/kelvin/kidsclub). Дотримуючись рецепту, діти побачать, як теплова енергія в суміші морозива перетікала у розчин розсолу, який був на більш холодна температура завдяки солі, яку додавали для зниження температури, поки морозиво та розсіл не були однаковими температури. Тепло теплішого тіла передавалось холоднішому тілу, поки обидва не стали однаковою температурою, демонструючи тим самим другий закон термодинаміки.
Киплячий лід
Цей експеримент розглядає, чому каструля з окропом раптово перестає кипіти, коли в неї поміщають кубик льоду. Нагрівайте каструлю з водою на плиті, поки вона не закипить стабільно, а потім помістіть в казан кілька кубиків льоду; вода відразу перестане кипіти. Цей експеримент також доводить другий закон термодинаміки, демонструючи, що тепло від пальника завжди надходитиме до найхолоднішого предмета в горщику, яким у цьому випадку є лід. Тому тепло від пальника перестає змушувати воду закипати, оскільки вона замість цього працює, щоб твердий лід розтанув і став водою.
"Наука кулінарії"
Інші експерименти, придатні для дітей, що стосуються термодинаміки, можна знайти в книзі Пітера Барнхема "Наука про кулінарію". Барнхем, професор Бристольського університету, Великобританія, пояснює, як приготування їжі та приготування їжі включають термодинаміку принципи. У книзі Барнхем заглиблюється в хімію продуктів, обговорюючи, як це сприяє смаку певної їжі. Барнхем також досліджує роль термодинаміки в кулінарії, у більшості глав представлений експеримент на основі їжі, який діти можуть проводити.
