Thermal dynamics, chiamato anche termodinamica, è il processo di come il calore viene trasferito da una zona a altra. Il calore è una forma di energia, il che significa che il trasferimento di calore è in realtà il trasferimento di energia. Per questo motivo, lo studio della termodinamica è in realtà lo studio di come e perché l'energia si muove dentro e fuori di sistemi. Ci sono una varietà di diversi esperimenti che possono essere efficaci in termodinamica di spiegare ai bambini.
Spiegare la termodinamica
Prima di condurre esperimenti, i bambini devono innanzitutto comprendere le tre leggi della termodinamica. La prima legge della termodinamica afferma che qualsiasi cambiamento in energia interna di un sistema è uguale al sistema meno il lavoro che ha fatto dal sistema. La seconda legge afferma che calore mai può essere trasferito da un corpo più freddo ad uno caldo. La terza legge della termodinamica si riferisce allo stato di entropia, o la casualità, in cui un sistema, che si avvicina a una temperatura di zero assoluto, è costretto a trarre energia da altri sistemi nelle vicinanze; Tuttavia, come ricava energia da questi sistemi, non raggiungerà mai zero assoluto, rendendo la terza legge della termodinamica un'impossibilità fisica.
Gelato fatto in casa
Un esperimento divertente e delizioso, i bambini possono intraprendere è quello di fare il gelato fatto in casa, utilizzando una ricetta trovato sul sito di Kids Club di Kelvin (il zapatopi.net/kelvin/kidsclub). Seguendo la ricetta, i bambini avranno visto come energia termica nel mix gelato ha fluito in una soluzione di salamoia, che era ad una temperatura più fredda a causa del sale che è stato aggiunto per abbassare la temperatura, fino a quando sia il gelato e la salamoia erano alla stessa temperatura. Il calore del corpo più caldo trasferito al corpo più freddo fino a quando entrambi sono diventato alla stessa temperatura, dimostrando così la seconda legge della termodinamica.
Ghiaccio bollente
Questo esperimento esamina perché una pentola di acqua bollente improvvisamente smette di bollente quando un cubetto di ghiaccio è posto in esso. Calore di una pentola d'acqua su un fornello fino a quando arriva ad ebollizione costante, quindi posizionare diversi cubetti di ghiaccio nel piatto; l'acqua si ferma immediatamente bollente. Questo esperimento dimostra inoltre la seconda legge della termodinamica, dimostrando che il calore dal bruciatore fluirà sempre all'oggetto più freddo nel piatto, che in questo caso è il ghiaccio. Pertanto il calore dal bruciatore smette di fare bollire l'acqua come invece funziona per rendere solido ghiaccio fondere e diventare acqua.
"La scienza in cucina"
Ulteriori esperimenti rimovibile che coinvolgono termodinamica possono essere trovati nel libro di Peter Barnham "La scienza del cucinare". Barnham, un professore dell'Università di Bristol, Regno Unito, spiega come preparazione del cibo e cucinare pasti coinvolgono principi termodinamici. Nel libro, Barnham approfondisce la chimica degli alimenti, discutendo come questo contribuisce al gusto di un alimento particolare. Barnham Esplora anche il ruolo della termodinamica in cucina, con la maggior parte dei capitoli con un esperimento basate sugli alimenti che possono condurre i bambini.