Τα πειράματα
Κατασκευή ενός θερμομέτρου
Διαφορά θερμότητας - θερμοκρασίας
Έρευνες δείχνουν ότι οι μαθητές δεν διαφοροποιούν τη θερμότητα από τη θερμοκρασία και είτε θεωρούν τις δυο έννοιες συνώνυμες είτε θεωρούν ότι η μια είναι μέτρο της άλλης π.χ. «η θερμοκρασία μετράει τη θερμότητα». Ένα πείραμα για να αλλάξουν οι μαθητές την άποψή τους είναι να τους δείξουμε ότι, ενώ δίνεται θερμότητα π.χ. σε ένα υγρό, η θερμοκρασία του υγρού παραμένει σταθερή.
Τι χρειάζεσαι
Ένα μικρό ηλεκτρικό μάτι. ένα μπρίκι, ένα θερμόμετρο (με ενδείξεις και πάνω από 100 C).
Τι θα κάνεις:
Βάλε νερό στο μπρίκι και τοποθέτησέ το πάνω στο μάτι. Στερέωσε το θερμόμετρο ώστε να μην ακουμπάει στον πάτο. Άνοιξε το διακόπτη από το ηλεκτρικό μάτι. Παρακολούθησε τις ενδείξεις του θερμόμετρου. Μπορείς να προβλέψεις τι θα συμβαίνει στις ενδείξεις του θερμομέτρου όσο θερμαίνουμε το νερό;
Τι θα δεις:
Το θερμόμετρο φτάνει κάποια στιγμή σε μια ένδειξη γύρω στο 100 βαθμούς C και σταματά, παρόλο που το ηλεκτρικό μάτι δίνει συνέχεια θερμότητα στο νερό.
Αποτελέσματα
Θερμότητα και θερμοκρασία δεν είναι ίο ίδιο, ούτε το ένα είναι μέτρο του άλλου, αφού, ενώ δίνεται θερμότητα, δε μεταβάλλεται η θερμοκρασία.
Παρατήρηση: θα μπορούσε να γίνει σαν πείραμα επίδειξης, όπου θα ήταν καλό να χρησιμοποιήσετε ένα ηλεκτρονικό θερμόμετρο, για να βλέπετε τις ενδείξεις.
Βράσε νερό σε χάρτινο δοχείο
Τι χρειάζεσαι
- Ένα κομμάτι χαρτόνι
- Συρραπτικό μηχάνημα
- Νερό
- Κερί
Τι θα κάνεις:
Τσάκισε το χαρτόνι γύρω γύρω και στερέωσε το με το συρραπτικό. Φτιάχνεις έτσι μια χάρτινη λεκανίτσα.
Βάλε στο χάρτινο δοχείο νερό.
Άναψε το κερί και φέρε στη φλόγα του το δοχείο με το νερό.
Τι θα δεις:
Το νερό σε λίγο θ’ αρχίσει να βράζει, ενώ το χάρτινο δοχείο δε θα πάθει τίποτα.
Αποτελέσματα
Όταν η θερμοκρασία φτάνει στους 100 °C, το νερό αρχίζει να βράζει. Απ’ τη στιγμή που αρχίζει να βράζει και μέχρι να τελειώσει όλο το νερό στο δοχείο η θερμοκρασία του νερού και του δοχείου είναι συνεχώς 100 °C (όλη η θερμότητα που προσφέρει το κερί καταναλώνεται για τη μετατροπή του νερού από υγρό σε αέριο και δεν καταναλώνεται για την άνοδο της θερμοκρασίας του δοχείου με το νερό). Έτσι, το δοχείο δεν παθαίνει τίποτα, αφού στους 100°C το χαρτί δεν καίγεται.
Ο ανεμιστήρας κρυώνει το δωμάτιο;
Τι χρειάζεσαι
- Έναν ανεμιστήρα
- Ένα θερμόμετρο
Τι θα κάνεις:
Σ’ ένα δωμάτιο με κλειστά παράθυρα βάλε τον ανεμιστήρα απέναντι σου, χωρίς να λειτουργεί, και το θερμόμετρο ανάμεσά σας.
Σημείωσε την ένδειξη του θερμομέτρου.
Θέσε τώρα τον ανεμιστήρα σε λειτουργία.
Τι θα δεις:
Εσύ αισθάνεσαι δροσερά. Η ένδειξη του θερμομέτρου όμως δεν αλλάζει. Η θερμοκρασία του δωματίου δεν επηρεάζεται απ’ τη λειτουργία του ανεμιστήρα.
Αποτελέσματα
Ο ανεμιστήρας δεν ψύχει τον αέρα. Δεν μπορεί λοιπόν να προκαλέσει αλλαγή στη θερμοκρασία ενός κλειστού χώρου. Αισθάνεσαι όμως δροσερά, γιατί επιταχύνει την εξάτμιση του ιδρώτα απ’ το σώμα σου και απομακρύνει τους θερμούς υδρατμούς από κοντά σου.
Η εξάτμιση δημιουργεί ψύχος
Τι χρειάζεσαι
- Ένα θερμόμετρο δωματίου
- Βαμβάκι
- Οινόπνευμα
Τι θα κάνεις:
Βάλε το θερμόμετρο πάνω στο τραπέζι και σημείωσε τη θερμοκρασία που δείχνει.
Βρέξε καλά το βαμβάκι με οινόπνευμα και τύλιξε μ’ αυτό το σφαιρικό άκρο του θερμομέτρου όπου βρίσκεται ο υδράργυρος η το οινόπνευμα που περιέχει. Μπορείς να φυσάς ελαφρά το βαμβάκι, για να επιταχύνεις την εξάτμιση του οινοπνεύματος.
Τι θα δεις:
Η θερμοκρασία του θερμομέτρου κατεβαίνει.
Αποτελέσματα
Το οινόπνευμα εξατμίζεται. Τα μόριά του περνάνε στην αέρια κατάσταση. Για να γίνει όμως αυτό, απορροφούν ενέργεια. Την ενέργεια αυτή (θερμότητα) την παίρνουν απ’ το περιβάλλον, γι’ αυτό η εξάτμιση δημιουργεί ψύχος.
Γιατί «κολλάνε» τα παγάκια στο χέρι μας;
Τι χρειάζεσαι
- Μια παγοθήκη που μόλις έβγαλες απ’ το ψυγείο
Τι θα κάνεις:
Πιάσε τη θήκη ή ένα παγάκι.
Τι θα δεις:
Αισθάνεσαι τα δάχτυλά σου να «κολλάνε» πάνω στη θήκη ή στο παγάκι.
Αποτελέσματα
Η παγοθήκη ή το παγάκι έχουν θερμοκρασία αρκετά χαμηλότερη απ’ το σημείο τήξεως του πάγου. Εκεί που ακουμπάει το δάχτυλό σου λιώνει ένα λεπτό στρώμα πάγου, παίρνοντας θερμότητα απ’ το δάχτυλο. Καθώς όμως πέφτει η θερμοκρασία του δάχτυλου, το νερό ξαναπήζει, εγκλωβίζοντας και την επιδερμίδα σου στον πάγο που δημιουργείται. Έτσι, αισθάνεσαι το δάχτυλό σου να «κολλάει».
Πώς ενώνονται δυο παγάκια
Τι χρειάζεσαι
- Δυο παγάκια
Τι θα κάνεις:
Τοποθέτησε το ένα παγάκι δίπλα στο άλλο.
Πιάσ’ τα με τα δάχτυλά σου και πίεσέ τα δυνατά μεταξύ τους για λίγη ώρα.
Τι θα δεις:
Τα παγάκια κολλήσανε μεταξύ τους.
Αποτελέσματα
Η αύξηση της πίεσης κατεβάζει το σημείο τήξεως του πάγου κι ένα μέρος του πάγου στην περιοχή που το ένα παγάκι ακουμπάει το άλλο λιώνει. Τότε όμως η πίεση ελαττώνεται και το νερό ξαναπήζει. Αλλά, όταν ξαναπήζει, δεν έχουμε πια δυο χωριστά παγάκια…
Πώς θα κρεμάσεις ένα παγάκι από μια κλωστή
Τι χρειάζεσαι
- Ένα παγάκι
- Μια κλωστή
- Αλάτι
- Νερό
Τι θα κάνεις:
Βρέξε καλά την κλωστή με νερό.
Άπλωσέ την πάνω στο παγάκι.
Ρίξε αλάτι στο παγάκι κατά μήκος της κλωστής..
Τι θα δεις:
Μετά από λίγα λεπτά μπορείς να σηκώσεις το παγάκι κρατώντας το απ’ την κλωστή.
Αποτελέσματα
Όπου πέφτει το αλάτι ο πάγος λιώνει προσωρινά, γιατί το νερό με το αλάτι είναι ένα μείγμα με σημείο πήξεως χαμηλότερο από 0°C, καθώς όμως το νερό ξαναπήζει, εγκλωβίζει την κλωστή.
Το αβγό που μπαίνει μέσα στο μπουκάλι
Τι χρειάζεσαι
1. Ένα γυάλινο μπουκάλι με κάπως φαρδύ στόμιο
2. Ένα ξεφλουδισμένο, καλά βρασμένο αυγό, που να μη χωράει να περάσει χωρίς πίεση απ’ το στόμιο του μπουκαλιού
3. Γκαζάκι
4. Μπρίκι
5. Νερό
Τι θα κάνεις:
Βάλε το αυγό στο στόμιο του μπουκαλιού και πες σε κάποιον να το πιέσει ώστε να μπει μέσα. Δε θα τα καταφέρει, αφού ο αέρας που περιέχεται στο μπουκάλι πιάνει χώρο και δεν επιτρέπει την είσοδο του αυγού.
Πάρε το αυγό απ’ το στόμιο.
Βάλε νερό στο μπρίκι (μέχρι τη μέση) και ζέστανέ το στο γκαζάκι μέχρι να βράσει. Χύσε το νερό αυτό μέσα στο μπουκάλι και, αφού περιμένεις να φύγουν λίγοι ατμοί, τοποθέτησε το αυγό πάνω στο στόμιο του μπουκαλιού.
Τι θα δεις:
Το αυγό «ρουφιέται» σιγά σιγά μέσα στο μπουκάλι (θα πρέπει να περιμένεις αρκετά λεπτά).
Αποτελέσματα
Όταν μπαίνει στο μπουκάλι το βραστό νερό, οι ατμοί του διώχνουν τον περισσότερο αέρα και το μπουκάλι γεμίζει με υδρατμούς. Όταν αυτοί σιγά σιγά ψύχονται, υγροποιούνται και η πίεση μέσα στο μπουκάλι μικραίνει, καθώς το στόμιο έχει κλείσει με το αυγό και δεν μπορεί να μπει κι άλλος αέρας μέσα. Ο εξωτερικός αέρας έχει μεγαλύτερη πίεση απ’ τον εσωτερικό, σπρώχνει το αυγό και το αναγκάζει να μπει στο μπουκάλι.