Thermische dynamica, ook wel thermodynamica genoemd, is het proces waarbij warmte wordt overgedragen van het ene gebied naar het andere. Warmte is een vorm van energie, wat betekent dat de overdracht van warmte eigenlijk de overdracht van energie is. Om deze reden is de studie van de thermodynamica eigenlijk de studie van hoe en waarom energie in en uit systemen beweegt. Er zijn verschillende experimenten die effectief kunnen zijn in het verklaren van de thermodynamica van kinderen.

Thermodynamica verklaren

Voordat experimenten worden uitgevoerd, moeten kinderen eerst de drie wetten van de thermodynamica begrijpen. De eerste wet van de thermodynamica stelt dat elke verandering in de interne energie van een systeem gelijk is aan het systeem minus het werk dat door het systeem wordt gedaan. De tweede wet stelt dat warmte nooit van een kouder lichaam naar een warmere kan worden overgedragen. De derde wet van de thermodynamica verwijst naar de staat van entropie, of willekeurigheid, waarin een systeem, als het een temperatuur van het absolute nulpunt nadert, gedwongen wordt energie te onttrekken uit andere nabijgelegen systemen; echter, omdat het energie ontleent aan deze systemen, zal het nooit het absolute nulpunt bereiken, waardoor de derde wet van de thermodynamica een fysieke onmogelijkheid wordt.

Zelfgemaakt ijs -

Een leuke en heerlijke experiment kinderen kan ondernemen is het maken van zelfgemaakte ijs, met behulp van een recept op de Kelvin's Kids Club-website (zapatopi.net/kelvin/kidsclub). Door het recept te volgen, hebben kinderen gezien hoe de warmte-energie in het roomijsmengsel in een pekeloplossing stroomde, die bij een lagere temperatuur was vanwege het zout dat werd toegevoegd om de temperatuur te verlagen, tot zowel het ijs als de pekel. waren op dezelfde temperatuur. De warmte van het warmere lichaam is overgebracht naar het koudere lichaam totdat beide dezelfde temperatuur hebben bereikt, waarmee de tweede wet van de thermodynamica wordt gedemonstreerd.

Kokend ijs

Dit experiment bekijkt waarom een ​​pot kokend water stopt plotseling met koken als er een ijsblokje in wordt geplaatst. Verwarm een ​​pan met water op een fornuis tot het aan de kook is en plaats vervolgens meerdere ijsblokjes in de pan; het water stopt onmiddellijk met koken. Dit experiment bewijst ook de tweede wet van de thermodynamica, wat aantoont dat de warmte van de brander altijd naar het koudste object in de pot zal stromen, wat in dit geval het ijs is. Daarom stopt de hitte van de brander met het laten koken van het water, omdat het in plaats daarvan het vaste ijs laat smelten en water wordt.

"De wetenschap van koken"

Meer kindgerichte experimenten met thermodynamica is te vinden in Peter Barnham's boek 'The Science of Cooking'. Barnham, een professor aan de Universiteit van Bristol, U.K., legt uit hoe voedselbereiding en kookmaaltijden thermodynamische principes impliceren. In het boek gaat Barnham in op de chemie van voedingsmiddelen en bespreekt hoe dit bijdraagt ​​aan de smaak van een bepaald voedsel. Barnham onderzoekt ook de rol van de thermodynamica in de keuken, met de meeste hoofdstukken met een op voedsel gebaseerd experiment dat kinderen kunnen uitvoeren.