Energia termica si materialele

Energia termica si materialele – Experiment demonstrativ

Energia termica si materialele reprezinta o metoda interactiva si eficienta pentru intelegerea relatiei dintre cresterea temperaturii si materialul in care este furnizata o cantitate egala de energie termica. Cu un focus amplu pe educatie, acest experiment ofera o platforma captivanta pentru elevi si studenti sa exploreze si sa inteleaga concepte complexe din domeniul termicai si al materialelor.

Obiectivele experimentului

Obiectivul experimentului Energia termica si materialele consta in investigarea relatiei dintre cresterea temperaturii si materialul in care este furnizata o cantitate egala de energie termica.

1. Contextul:

• Experimentul isi propune sa ofere o intelegere profunda a modului in care diferite materiale reactioneaza la absorbtia energiei termice.
• Este esential sa se evidentieze modul in care materialul influenteaza comportamentul termic al sistemului si cresterea temperaturii acestuia.

2. Scopul:

• Scopul principal este de a investiga si de a evidentia diferentele in comportamentul termic al diverselor materiale.
• Se urmareste sa se raspunda la intrebarea fundamentala: cum influenteaza materialul in care este furnizata energia termica comportamentul termic al sistemului?

3. Beneficiile:

• Ofera participantilor oportunitatea de a explora si a intelege conceptele fundamentale legate de transferul si transformarea energiei termice.
• Dezvolta abilitatile analitice necesare pentru interpretarea datelor experimentale si trage concluzii relevante in ceea ce priveste comportamentul termic al materialelor.

Pregatirea experimentului

Pregatirea experimentului incepe prin configurarea Joulemetrului si a Wattmetrului conform setarilor date:

1. Utilizand butonul U, I, P, se seteaza variabila masurata sa fie lucrul, iar valoarea acestuia sa fie 0.00 kWs.
2. Apasati butonul START/STOP astfel incat LED-ul rosu sa se aprinda.
3. Daca este necesar, apasati butonul OUTPUT pentru a lumina LED-ul din partea stanga (fara tensiune la priza).

Desfasurarea experimentului

1. 

   Initial, se umple paharul de masurare cu 0,6 kg (600 ml) de apa.

2. Se determina temperatura apei  .
3. Se apasa butonul OUTPUT al Joulemetrului si Wattmetrului astfel incat LED-ul din partea dreapta sa se aprinda.
4. Se asteapta pana cand rezistorul de incalzire a efectuat aproximativ 10 kWs de lucru electric.
5. Apoi, se apasa butonul OUTPUT al Joulemetrului si Wattmetrului astfel incat sa se aprinda LED-ul din partea stanga.
6. Se amesteca usor apa in paharul de masurare cu rezistorul de incalzire.
7. Cand sistemul s-a stabilizat la o temperatura constanta, se citeste aceasta temperatura din instrumentul de masura universal si se introduce in tabel.
8. Se repeta masuratorile cu 0,6 kg (600 ml) de ulei vegetal.

Evaluarea rezultatelor

Evaluarea experimentului aduce in lumina faptul ca diferite lichide nu experimenteaza aceeasi crestere in temperatura atunci cand primesc cantitati egale de energie termica.

Evaluarea rezultatelor obtinute:

1. Comparatia intre diferitele lichide:

1. • Se observa ca lichidele nu experimenteaza aceeasi crestere in temperatura atunci cand primesc cantitati egale de energie termica.
   • Se constata diferente semnificative in cresterea temperaturii in functie de materialul in care este furnizata energia termica.

2. Dependenta de material:

1. • Se evidentiaza faptul ca cresterea in temperatura este dependenta de materialele din care sunt facute lichidele.
   • Diferitele materiale au capacitati termice specifice diferite, ceea ce influenteaza modul in care acestea reactioneaza la absorbtia energiei termice.

Interpretarea rezultatelor:

1. Determinarea capacitatii termice specifice:

1. • Se observa ca cantitatea de energie termica necesara pentru a ridica temperatura unui kilogram de lichid cu 1 K este descrisa de o constanta specifica pentru material, numita capacitatea termica specifica (c).
   • Capacitatea termica specifica a unui lichid este mai mare daca cresterea in temperatura este mai mica dupa furnizarea unei anumite cantitati de energie.

2. Concluzii privind comportamentul termic al materialelor:

1. • Se trage concluzia ca comportamentul termic al materialelor este esential in determinarea modului in care acestea reactioneaza la absorbtia energiei termice.
   • Capacitatea termica specifica a unui material ofera informatii despre modul in care acesta absoarbe si retine caldura, influentand astfel procesele termice.

Implicatiile educationale:

• Participantii isi consolideaza cunostintele legate de fenomenele termice si de comportamentul materialului in cadrul unui experiment practic.
• Experimentul ofera o oportunitate excelenta pentru aplicarea si intelegerea conceptelor teoretice intr-un context real.

Capacitati termice specifice ale diferitelor lichide:

Intelegere profunda a fenomenului termic

Acest experiment nu numai ca ofera o intelegere profunda a fenomenului termic si a comportamentului materialului, dar incurajeaza si gandirea critica si capacitatea de a interpreta datele experimentale. Prin aplicarea conceptelor teoretice intr-un context practic, elevii si studentii isi pot consolida cunostintele si pot dezvolta abilitati esentiale pentru domeniul stiintelor termice si al materialelor.