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Wärmeenergie wandert durch Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung von heißen zu kalten Objekten. Von diesen dreien erfordert nur Strahlung keinen Kontakt; Die Sonne erwärmt die Erde, weil ihre Wärmestrahlung durch den leeren Raum wandert. Jedes warme Objekt, wie die Sonne, ein Toaster oder der menschliche Körper, gibt diese Energie ab, die als Infrarotstrahlung oder IR bezeichnet wird. Einfache Experimente zeigen Ihnen, wie es funktioniert.
Radiometer
Ein Radiometer, das für ein paar Dollar im Fachhandel erhältlich ist, zeigt die Energie an, die Infrarotstrahlung innewohnt. Es hat eine versiegelte Glashülle, wie eine klare Glühbirne, die ein teilweises Vakuum enthält. Innerhalb des Umschlags balancieren vier quadratische Flügel mit einer schwarzen und einer weißen Seite auf einem Nadellager. Wenn Sie ein Licht auf das Radiometer werfen, erwärmt sich die schwarze Seite stärker als die weiße Seite. Luftmoleküle prallen von beiden Seiten ab, aber die Wärmeenergie von der schwarzen Seite lässt sie stärker drücken. Dadurch werden die Flügel in Richtung der weißen Seite gedreht. Setzen Sie das Radiometer hellem Sonnenlicht aus und beobachten Sie, wie schnell es sich dreht. Bewegen Sie es dann von direktem Sonnenlicht weg und achten Sie darauf, dass es sich langsamer bewegt.
Farbiger Stoff im Sonnenlicht
Hier finden Sie verschiedene Kleidungsstücke in verschiedenen Farben, z. B. Hemden oder Handtücher. Legen Sie sie im hellen Sonnenlicht auf eine stabile, ebene Oberfläche. Fühlen Sie nach 15 bis 20 Minuten jede einzelne und notieren Sie, welche am wärmsten ist. Da dunkle Farben am wenigsten Sonnenlicht reflektieren, absorbieren sie die meiste Wärme. Helle Farben reflektieren das meiste Sonnenlicht und bleiben daher kühler.
Farbige Tassen in der Dunkelheit
Sammle fünf Kaffeetassen, die bis auf die Farbe identisch sind. Lassen Sie ein oder zwei Minuten lang heißes Wasser aus dem Wasserhahn laufen, bis es seine maximale Temperatur erreicht hat. Füllen Sie die Tassen mit heißem Wasser und stellen Sie sie in einen dunklen, kühlen Raum. Legen Sie jeweils ein Thermometer hinein und warten Sie 20 Minuten. Lesen Sie das Thermometer in jeder Tasse ab und vergleichen Sie die Temperaturen und Farben. Die dunkelsten Farben sollten am kühlsten sein, da sie Wärmeenergie besser absorbieren und gleichzeitig Wärmeenergie effizienter abstrahlen als helle Farben.
Solar Tube
Besorgen Sie sich einen "Solarrohr" -Ballon und bringen Sie ihn an einem ruhigen, sonnigen Tag ins Freie. Der Ballon ist mehrere Fuß lang und aus dunklem Kunststoff. Im Schatten mit kühler Luft aufblasen. Befestigen Sie eine Kite-Schnur am Ballon und bringen Sie ihn an einen sonnigen Ort. Halte die Schnur fest. Durch die Wärmestrahlung der Sonne dehnt sich die Luft im Inneren aus und der Ballon steigt vom Boden auf. Die wärmere Luft im Inneren hat eine geringere Dichte als die Außenluft, sodass der Ballon schwimmt.