توضح هذه التجربة تحويل الطاقة الحرارية من مصدر الحرارة إلى طاقة حركية من خلال تمدد القضيب المعدني. تتسبب الطاقة الحركية المتولدة في قيام السلسلة برفع الأوزان المرفقة ، مما يعرض التطبيق العملي لتحويل الطاقة في سيناريوهات العالم الحقيقي.
المواد اللازمة للقيام بتجربة تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة حركية
- مصدر الحرارة: موقد بنسن أو صفيحة ساخنة.
- القضيب المعدني: قضيب من النحاس أو الألومنيوم (الطول: 30 سم ، القطر: 1 سم).
- الخيط: خيط من النايلون أو القطن (الطول: 60 سم).
- الأوزان: أوزان صغيرة (غسالات معدنية أو ما شابه ذلك).
- ميزان الحرارة: لقياس التغيرات في درجات الحرارة.
- ساعة توقيت: لتسجيل فترات زمنية.
- معدات السلامة: قفازات مقاومة للحرارة ونظارات واقية.
التحضير للتجربة:
- ضع مصدر الحرارة على سطح ثابت وأشعله. ارتدِ معدات الأمان للحماية من الحرارة.
- اربط أحد طرفي الخيط بإحكام حول نقطة المنتصف للقضيب المعدني. تأكد من أن السلسلة آمنة.
- اربط الأوزان الصغيرة بالطرف الآخر من السلسلة.
- قم بقياس وتسجيل درجة الحرارة الأولية للقضيب المعدني باستخدام مقياس الحرارة.
- أمسك القضيب المعدني أفقيًا فوق مصدر الحرارة ، مما يسمح له بامتصاص الطاقة الحرارية. ابدأ ساعة الإيقاف.
- مع تسخين القضيب ، تكتسب جزيئاته طاقة حرارية وتهتز بقوة أكبر ، مما يزيد من درجة حرارة القضيب الإجمالية.
- بسبب ارتفاع درجة الحرارة ، يخضع القضيب المعدني للتمدد الحراري ، مما يؤدي إلى تباعد جزيئاته.
- تعمل الحركة الجزيئية المتزايدة على تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة حركية ، مما يؤدي إلى ثني القضيب قليلاً وبدء الأوزان في الارتفاع.
- تسجيل الوقت: راقب وسجل الوقت الذي تستغرقه الأوزان للوصول إلى ارتفاع معين أو حتى يتم ملاحظة انحناء ملحوظ في القضيب.
- تحليل البيانات: تحليل البيانات عن طريق رسم الوقت مقابل الارتفاع الذي وصلت إليه الأوزان. احسب معدل زيادة درجة الحرارة وتأثيرها على الطاقة الحركية المتولدة.
- كرر المحاكمات: كرر التجربة مع فترات تسخين مختلفة وأوزان لملاحظة الاختلافات في النتائج.
- التبريد: اترك القضيب المعدني يبرد وقياس درجة حرارته النهائية.
- احتياطات السلامة: قم بإيقاف تشغيل مصدر الحرارة وإزالة أدوات السلامة. تعامل مع القضيب المعدني بحذر لأنه قد يظل دافئًا.
