Varmeledning Eksperimenter

Varmeledning Eksperimenter


Overføring av varme fra varmere objekter til kaldere de er studert av forskere og ingeniører, for det påvirker så ulike områder som konstruksjon og medisin. Varmeoverføring skjer i tre hovedmåter: ledning, konveksjon og stråling. Mer enn ett av disse kan finne sted samtidig. For våre eksperimenter, vil vi konsentrere oss om overføring av varme via ledning og ignorere andre metoder som også kan oppstå.

Varmeledning Basics

I varmeledning varmere objekt berører kaldere en direkte. Dette fører til at atomene inne i kjøleren objekt til å vibrere slik at de kolliderer med andre nærliggende atomer og frie elektroner. Disse vibrasjoner overføres gjennom, noe som er grunnen til at det blir varmt. Metaller har flere frie elektroner enn isolatorer, som er grunnen er svært gode ledere av varme og elektrisitet. Det er derfor en jernhåndtak på en pan vil varme opp raskere og holde på varmen bedre enn en av tre eller plast håndtak. Objekter som ikke utfører varme eller elektrisitet vel er kjent som isolatorer.

Strategi

Ikke alle metaller utføre like godt, akkurat som noen ikke-metaller ta bedre isolatorer enn andre. For varmeoverføringseksperimenter, er en vanlig metode for å dra nytte av disse forskjellige egenskaper ved å sammenligne forskjellige ledere og isolatorer til hverandre. En måte er å smelte en substans på dem. Sammenligningen blir deretter utført ved å registrere den tid det tar å smelte stoffet eller ved hjelp av et termometer for å sammenligne smeltetemperaturer. Både tid og temperatur kan måles samtidig, så vel. Alternativt kan du gi avkall smelter materiale og måle temperaturer på de oppvarmede elementer direkte.

materialer

Smelte materialer kan omfatte noe så enkelt som stearinlys eller parafinvoks. Varmeelementet kan være varmt vann, lys, komfyr brenner, eller en kokeplate. For timing, en stoppeklokke, digital klokke eller mobiltelefon vil gjøre. Termometeret må være en grunnleggende kjøpt fra et stoff butikken.

Sammenligninger kan gjøres med elementer som tre, plast, og sølvtøy, avhengig av varmeelementet valgt. For eksempel kan en plastskje trygt varmes opp i vann, men bør ikke holdes over åpen flamme. For ensartethet, ville den ideelle materiale til varme være staver av samme dimensjon som kan kjøpes på nettet eller fra en jernvarehandel. Eksempler på egnede stenger ville være glass, plast, tre, jern, stål, kobber eller messing.

eksperimenter

En direkte måling kan gjøres ved å lime et termometer til den leder eller isolator, og deretter blir oppslukt elementet delvis i varmt vann. Den anbefalte tape å bruke er elektrisk eller maskering eller noe lignende. Noen få sekunder, registrere temperaturen og tiden. Lag en graf av temperatur versus tid for hvert element, og bruke resultatene til å lage en visuell sammenligning av hvor raskt hver enkelt ble varmt.

Et annet eksperiment kan utføres ved å smelte stearinlys eller parafinvoks på materialet av interesse, og deretter oppvarme den. Registrerer tiden og / eller temperaturen som skal til for at voksen smelter. I stedet for å smelte voks på materialet, kan du koble den direkte til leder eller isolator. For eksempel, skyver en parafin ball ned en stang og deretter varme den. Igjen, plateparametre slik som temperatur og den tid det tar for voks smelter.

Advarsel

Alltid beskytte deg selv ved hjelp av potten handlers eller noe lignende, da materialene vil være varm. Vær nøye med å observere riktige sikkerhetsforanstaltninger rundt åpen ild eller varmt vann.