Överföringen av värme från varmare objekt till kallare är studerats ingående av forskare och ingenjörer, för det påverkar så vitt skilda områden som bygg och medicin. Värmeöverföring sker på tre sätt: ledning, konvektion och strålning. Mer än en av dessa kan äga rum vid samma tidpunkt. För våra experiment kommer vi att koncentrera oss på överföring av värme via överledning och ignorera andra metoder som också kan förekomma
värmeledning Basics
I värmeledning den varmare vidrör kallare en direkt. Detta gör att atomerna inuti kylaren föremål att vibrera så att de kolliderar med andra närliggande atomer och fria elektroner. Dessa vibrationer överförs hela, varför det blir varmt. Metaller har mer fria elektroner än isolatorer, varför är mycket bra ledare av värme och el. Det är därför ett järn handtaget på en kastrull värms upp snabbare och behåller värmen bättre än trä eller plast handtag. Objekt som inte leder värme eller el är väl kända som isolatorer.
Strategi
Inte alla metaller beteende lika bra, precis som vissa icke-metaller bättre isolatorer än andra. För experiment värmeöverföring, är en gemensam strategi för att dra nytta av dessa olika egenskaper genom att jämföra olika ledare och isolatorer till varandra. Ett sätt är att smälta ett ämne på dem. Jämförelsen görs sedan genom att registrera den tid det tar att smälta ämnet eller genom att använda en termometer för att jämföra smältpunkt. Både tid och temperatur kan mätas samtidigt, liksom. Alternativt kan du avstå från smältande material och mäta temperaturer på den uppvärmda poster direkt.
Material
Den smältande material kan bestå av något så enkelt som ljus eller paraffin. Den värmeelementet kan ha varmt vatten, ljus, en spis brännare, eller en värmeplatta. För timing, kommer ett tidtagarur, digital klocka eller mobiltelefon gör. Termometern kan vara en grundläggande inköpt från ett apotek.
Jämförelser kan göras med t. ex. trä, plast och silver, beroende på det valda värmeelementet. Till exempel kan en plastsked säkert värmas i vatten, men bör inte hållas över öppen eld. Enhetlighet skulle det bästa materialet för att värma vara stavar som är lika stora som går att köpas online eller från en järnaffär. Exempel på lämpliga stavar skulle vara glas, plast, trä, järn, stål, koppar eller mässing.
Experiment
En direkt mätning kan göras genom att tejpa en termometer för att konduktören eller isolator och sedan submersing objektet delvis i varmt vatten. Den rekommenderade tejp att använda är elektrisk eller maskering eller något liknande. Med några sekunder av temperatur och tid. Gör ett diagram över temperatur /tid för varje punkt, och använda resultaten för att göra en visuell jämförelse på hur snabbt var och en blev varm.
Ett annat experiment kan göras genom att smälta stearinljus eller paraffin på material av intresse och sedan värma upp den. Anteckna tid och /eller temperatur det tar för vaxet att smälta. Istället för att smälta vaxet på materialet, kan du bifoga den direkt till konduktören eller isolator. Till exempel genom att skjuta en paraffin bollen ner en stav och sedan värma den. Återigen, registrera parametrar som temperatur och den tid det tar för vaxet att smälta.
Varning
Alltid skydda dig med hjälp av potten handlers eller något liknande, eftersom materialet kommer att heta. Var noga med att uppmärksamma rätt säkerhetsföreskrifter kring öppen eld eller varmvatten.
