Esperimenti di conduzione di calore

Esperimenti di conduzione di calore

Il trasferimento di calore da oggetti più caldi a quelle più fredde è studiato estesamente dagli scienziati e ingegneri, per esso influisce su tali campi disparati come costruzione e medicina. Trasferimento di calore avviene in tre modi principali: conduzione, convezione ed irraggiamento. Più di uno di questi può avvenire allo stesso tempo. Per i nostri esperimenti, noi concentrarsi sul trasferimento di calore tramite conduzione e ignorare altri metodi che possono anche verificarsi.

Nozioni fondamentali di conduzione di calore

Nella conduzione di calore l'oggetto più caldo tocca direttamente quello più freddo. In questo modo gli atomi all'interno dell'oggetto più fresco a vibrare in modo che si scontrano con altri atomi vicini ed elettroni liberi. Queste vibrazioni vengono trasmesse in tutto, ed è per questo che diventa caldo. I metalli hanno più elettroni liberi di isolatori, che è perché sono molto buoni conduttori di calore ed elettricità. Ecco perché un manico di ferro su una vaschetta sarà riscaldare più rapidamente e mantenere il calore meglio di un manico di legno o di plastica. Oggetti che non conducono bene il calore o elettricità sono noti come isolanti.

Strategia

Non tutti i metalli conducono ugualmente bene, proprio come fanno alcuni metalloidi isolatori migliore rispetto ad altri. Per gli esperimenti di trasferimento di calore, un approccio comune è quello di approfittare di queste varie proprietà confrontando vari conduttori e isolanti a vicenda. Un modo è quello di fondere una sostanza su di loro. Il confronto avviene quindi registrando il tempo che necessario per sciogliere la sostanza o utilizzando un termometro per confrontare temperature di fusione. Tempo e la temperatura può essere misurate simultaneamente, come pure. In alternativa, si può rinunciare a qualsiasi materiale di fusione e misurare le temperature degli elementi riscaldati direttamente.

Materiali

I materiali di fusione possono comprendere qualcosa di semplice come candele o paraffina. L'elemento riscaldante può essere acqua calda, candele, un fornello o un piatto caldo. Per la temporizzazione, si farà un cronometro, orologio digitale o telefono cellulare. Il termometro può essere un basic uno acquistato da un negozio di droga.

Confronto può essere fatto con elementi quali legno, plastica e argenteria, a seconda dell'elemento di riscaldamento scelto. Ad esempio, un cucchiaio di plastica può essere riscaldato in modo sicuro in acqua ma non dovrebbe essere tenuto sopra una fiamma aperta. Per uniformità, i materiali ideali per calore sarebbe canne di uguali dimensioni che possono essere acquistati online o presso un negozio di ferramenta. Esempi di barre appropriati sarebbe vetro, plastica, legno, ferro, acciaio, rame o ottone.

Esperimenti

Una misura diretta può essere fatta di un termometro per il conduttore o isolante di nastratura e poi immergere l'elemento parzialmente in acqua calda. Il nastro consigliato da utilizzare è elettrico o mascheratura o qualcosa di simile. Ogni pochi secondi, registrare la temperatura e il tempo. Fare un grafico della temperatura rispetto al tempo per ogni elemento e utilizzare i risultati per effettuare un confronto visivo su quanto velocemente ogni uno è diventato caldo.

Un altro esperimento può essere fatto da sciogliere la candela o la paraffina sul materiale di interesse e poi di riscaldamento. Registrare il tempo e/o temperatura che ci vuole per sciogliere la cera. Invece di fusione della cera sul materiale, è possibile allegare direttamente al conduttore o isolante. Ad esempio, scorrere una palla di paraffina giù una canna e poi scaldarlo. Ancora una volta, registrare i parametri quali la temperatura e il tempo che necessario per sciogliere la cera.

Avviso

Sempre proteggersi utilizzando i gestori pentola o qualcosa di simile, come i materiali sarà caldi. Fare attenzione a osservare le precauzioni appropriate nei dintorni di fiamme libere o acqua calda.