Le transfert de chaleur à partir d'objets chauds pour les plus froids est étudié de façon approfondie par les scientifiques et les ingénieurs, car il affecte des domaines aussi divers que la construction et de la médecine. Le transfert de chaleur se produit de trois façons principales: conduction, convection et rayonnement. Plus d'un d'entre eux peuvent avoir lieu en même temps. Pour nos expériences, nous allons nous concentrer sur le transfert de chaleur par conduction et ignorer d'autres méthodes qui peuvent également se produire.
Heat Conduction Basics
Dans la conduction thermique de l'objet plus chaud touche le plus froid directement. Cela provoque des atomes à l'intérieur de l'objet refroidisseur à vibrer de sorte qu'ils entrent en collision avec d'autres atomes voisins et des électrons libres. Ces vibrations sont transmises à travers, ce qui explique pourquoi il devient chaud. Les métaux ont des électrons plus libres que les isolants, ce qui explique pourquoi sont très bons conducteurs de chaleur et d'électricité. Ceci est la raison pour laquelle une poignée de fer sur une casserole va chauffer plus rapidement et de conserver la chaleur mieux qu'un manche en bois ou en plastique. Les objets qui ne conduisent la chaleur ou de l'électricité et sont connus comme isolants.
Stratégie
Tous les métaux conduisent aussi bien, comme des non-métaux font de meilleurs isolants que d'autres. Pour les expériences de transfert de chaleur, une approche commune est de tirer profit de ces propriétés différentes en comparant différents conducteurs et isolateurs à l'autre. Une façon est de faire fondre une substance sur eux. La comparaison est ensuite effectuée en enregistrant le temps nécessaire pour faire fondre la substance ou à l'aide d'un thermomètre pour comparer les températures de fusion. À la fois le temps et la température peuvent être mesurés en même temps, aussi bien. Alternativement, vous pouvez renoncer à faire fondre toute matière et de mesurer les températures des éléments chauffants directement.
Matériaux
Les matériaux de fusion peuvent comprendre quelque chose d'aussi simple que des bougies ou la cire de paraffine. L'élément de chauffage peut être de l'eau chaude, des bougies, un brûleur de cuisinière ou une plaque chauffante. Pour le moment, un chronomètre, montre numérique ou un téléphone mobile va faire. Le thermomètre peut être une base acheté dans un magasin de drogue.
Des comparaisons peuvent être effectuées avec des éléments tels que le bois, le plastique et l'argenterie, en fonction de l'élément de chauffage choisi. Par exemple, une cuillère en plastique peut être chauffé en toute sécurité dans l'eau, mais ne devrait pas être maintenue sur une flamme nue. Par souci d'uniformité, les matériaux idéaux à la chaleur seraient tiges de dimensions égales qui peuvent être achetés en ligne ou dans un magasin de matériel. Des exemples de tiges appropriées seraient verre, le plastique, le bois, le fer, l'acier, le cuivre, ou en laiton.
Expériences
Une mesure directe peut être faite en collant un thermomètre pour le conducteur ou un isolant, puis immergeant l'élément partiellement dans l'eau chaude. La bande est recommandé d'utiliser électrique ou masquage ou quelque chose de similaire. Toutes les quelques secondes, enregistrent la température et le temps. Faire un graphique de la température en fonction du temps pour chaque élément, et utiliser les résultats pour faire une comparaison visuelle de la rapidité avec chacun est devenu chaud.
Une autre expérience peut être effectuée en faisant fondre la bougie ou de la cire de paraffine sur le matériau d'intérêt, puis la chauffer. Enregistrer l'heure et / ou la température nécessaire pour fondre la cire. Au lieu de faire fondre la cire sur le matériau, vous pouvez le joindre directement au conducteur ou isolant. Par exemple, faites glisser une boule de paraffine en bas d'une tige, puis la chauffer. Encore une fois, enregistrement des paramètres tels que la température et le temps qu'il faut pour faire fondre la cire.
Attention
vous protéger toujours à l'aide des gestionnaires de pot ou quelque chose de similaire, que les matériaux seront chauds. Veillez à respecter les consignes de sécurité appropriées autour des flammes nues ou de l'eau chaude.