การทดลองการถ่ายเทความร้อนและพลังงาน

เนื้อหา

• ช้อนร้อน
• คูลลิ่งไอศครีม
• การถ่ายโอนพลังงานจลน์
• การดูดซับความร้อน

พลังงานแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: ศักยภาพและการเคลื่อนไหว พลังงานศักย์เป็นพลังงานที่มีอยู่ในวัตถุและพบได้ในหลายรูปแบบเช่นเคมีความร้อนและไฟฟ้า พลังงานจลน์เป็นพลังงานที่มีอยู่ในวัตถุที่เคลื่อนไหว กระบวนการที่พลังงานรูปแบบหนึ่งเปลี่ยนไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่งเรียกว่าการแปลงพลังงาน การถ่ายโอนพลังงานนี้สามารถแสดงในการทดลองที่หลากหลาย

ช้อนร้อน

วางช้อนโลหะลงในน้ำร้อนแล้วทิ้งไว้หนึ่งนาที แตะปลายช้อนที่ไม่ได้แช่น้ำ ทำซ้ำด้วยช้อนที่ทำจากวัสดุต่าง ๆ เช่นพลาสติกอลูมิเนียมสแตนเลสและไม้ พิจารณาว่าวัสดุชนิดใดที่ร้อนที่สุดในน้ำ การนำคือการถ่ายโอนพลังงานความร้อนหรือความร้อนระหว่างสารเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิ พลังงานความร้อนจะถูกถ่ายโอนจากพื้นที่ที่มีอุณหภูมิสูงกว่าไปเป็นพลังงานที่ต่ำกว่า โลหะเป็นตัวนำที่ดีกว่าพลาสติกดังนั้นเมื่อคุณวางช้อนในน้ำร้อนอุณหภูมิของน้ำจะถูกถ่ายโอนไปยังช้อนโลหะที่อุณหภูมิต่ำได้ง่าย

คูลลิ่งไอศครีม

การถ่ายเทความร้อนอาจทำให้สารเย็นรู้สึกหนาวเย็นลง ใส่ไอศกรีมลงในชามสองใบ ลองชิมไอศครีมในชามแรก สังเกตว่ามันรู้สึกเย็นแค่ไหนในปากของคุณ เทนมทับไอศกรีมในชามที่สองแล้วชิม รู้สึกเย็นกว่าเนื่องจากการถ่ายเทความร้อน ไอศกรีมรู้สึกเย็นเพราะมีความร้อนน้อยกว่าปากของคุณ ยิ่งความร้อนเคลื่อนไปจากภายในปากของคุณเร็วเท่าไหร่เข้าไปในไอศกรีมไอศกรีมก็ยิ่งรู้สึกเย็นลง ไอศกรีมมีฟองที่ทำหน้าที่เป็นฉนวน นมไม่มีฟองเหล่านี้จึงทำให้ตัวนำหรือทางเดินดีขึ้นเพื่อให้ความร้อนเคลื่อนที่ผ่าน การเคลือบนมบนไอศครีมชามที่สองจะนำความร้อนจากปากของคุณไปยังไอศครีมอย่างรวดเร็วยิ่งกว่าไอศครีมเพียงอย่างเดียวทำให้เกิดความรู้สึกที่เย็นกว่า

การถ่ายโอนพลังงานจลน์

กระจายหก pennies บนพื้นผิวเรียบเพื่อเป็นตัวแทนของอะตอมหรือโมเลกุลภายในสาร วางหนึ่งเพนนีหกนิ้วจากส่วนที่เหลือ ยิงเหรียญเพนนีนี้ด้วยนิ้วของคุณไปยังเหรียญอื่น เพนนีเดียวแทนอะตอมหรือโมเลกุลที่มีพลังงานจลน์มากกว่าเพนนีอื่น ๆ การเปลี่ยนแปลงของเพนนีเมื่อกดแสดงการถ่ายโอนพลังงานจากเหรียญที่เคลื่อนไหวไปยังกลุ่ม การยิงเหรียญทำให้มันเคลื่อนที่ มันกระทบเหรียญที่อยู่กับที่และถ่ายโอนพลังงานไปยังพวกมันและพวกมันก็เคลื่อนที่เช่นกัน การถ่ายโอนนี้ยังทำให้เงินที่คุณยิงหยุด

การดูดซับความร้อน

แสดงให้เห็นถึงการดูดซับความร้อนในการทดลองโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ วางก้อนน้ำแข็งบนกระดาษหกสีที่แตกต่างกัน ใช้ขาวดำและสีอื่น ๆ สี่สีเช่นน้ำเงินแดงเหลืองและเขียว วางบัตรด้านนอกในดวงอาทิตย์และสังเกตว่าละลายครั้งแรกและครั้งสุดท้าย ก้อนบนกระดาษสีดำจะละลายเร็วที่สุดเพราะสีดำดูดซับแสงได้มากกว่าสีอื่น ก้อนบนกระดาษสีขาวจะละลายช้าที่สุดเพราะสีขาวสะท้อนแสงแทนที่จะดูดซับ เมื่อแสงอาทิตย์ถูกดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นความร้อนซึ่งจะละลายน้ำแข็งเป็นก้อน