κρύο νερό

Φύλλο εργασίας 5 – Θερμική ισορροπία

Στη Φυσική Α Γυμνασίου, στο φύλλο εργασίας 5 του βιβλίου “Η Φυσική με πειράματα” μαθαίνουμε τη θερμική ισορροπία, αφού πρώτα εισάγουμε τις έννοιες θερμική ενέργεια και θερμότητα.

Μάθημα 7.  Θερμική Ισορροπία

«Η Φυσική με πειράματα Α’ Γυμνασίου» – Φύλλο εργασίας 5

 

Θεωρία
Βρείτε όλη τη θεωρία σε φυλλάδια στο “Φυσική Α Γυμνασίου Θεωρία”.

Θερμική ενέργεια και θερμότητα

Θερμική ενέργεια ενός σώματος ονομάζουμε το σύνολο της κινητικής ενέργειας των σωματιδίων του, λόγω των συνεχών και τυχαίων κινήσεών τους.

Θερμότητα ονομάζουμε την ενέργεια που ρέει από ένα θερμότερο σώμα σε ένα ψυχρότερο, λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας τους.

Διεθνής μονάδα μέτρησης της θερμικής ενέργειας, της θερμότητας και γενικά της ενέργειας είναι το 1 Τζάουλ  (J).

 


Θερμική ισορροπία

Τα σώματα λέμε ότι βρίσκονται σε θερμική ισορροπία όταν βρίσκονται στην ίδια θερμοκρασία.

Όταν δύο σώματα είναι σε θερμική επαφή, η θερμότητα φεύγει από το θερμότερο, το οποίο ψύχεται και πηγαίνει στο ψυχρότερο, το οποίο θερμαίνεται, μέχρι να αποκτήσουν ίση θερμοκρασία. Τότε έρχονται σε θερμική ισορροπία.

Παραδείγματα θερμικής ισορροπίας:

-ένα παγάκι λιώνει σε ένα αναψυκτικό ενώ το αναψυκτικό παγώνει.
-ένα ζεστό τσάι σε ένα κρύο δωμάτιο ψύχεται μέχρι να αποκτήσει την ίδια θερμοκρασία με το δωμάτιο.
-το θερμόμετρο που βάζουμε στο σώμα μας θερμαίνεται μέχρι που αποκτά τη θερμοκρασία του σώματός μας.
-το κουτάλι που μπαίνει στην καυτή σούπα θερμαίνεται και αποκτά τη θερμοκρασία της σούπας.
-το ζεστό χέρι που πιάνει ένα κρύο μεταλλικό χερούλι ψύχεται ενώ το χερούλι θερμαίνεται, μέχρι να έχουν ίση θερμοκρασία.

Πείραμα

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 5 – ΠΕΙΡΑΜΑ

Μελέτη θερμικής ισορροπίας

Περιγραφή πειράματος

Έχουμε δύο θερμόμετρα οινοπνεύματος, ένα πυρίμαχο δοχείο (πυρέξ) και ένα ακόμα μεγαλύτερο από αυτό δοχείο, νερό και μία εστία θέρμανσης.

Βάζουμε νερό και ένα θερμόμετρο στο κάθε δοχείο και θερμαίνουμε το πυρίμαχο δοχείο στην εστία. Στη συνέχεια, βάζουμε το δοχείο με το ζεστό νερό μέσα στο δοχείο με το κρύο νερό. Σημειώνουμε τις θερμοκρασίες σε πίνακα και σχεδιάζουμε το διάγραμμα θερμοκρασίας χρόνου και για τα δύο δοχεία.

Παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία του θερμού νερού μειώνεται συνεχώς καθώς χάνει θερμότητα προς το ψυχρό. Η θερμοκρασία του ψυχρού νερού αυξάνεται διαρκώς καθώς παίρνει θερμότητα από το θερμό. Αυτό συνεχίζεται μέχρι να έρθουν σε θερμική ισορροπία, δηλαδή μέχρι να έχουν την ίδια θερμοκρασία.

Προσομοίωση

Στην προσομοίωση, αυτή,  μπορείτε να αναπαράγετε το πείραμα που κάναμε στο σχολείο. Πατήστε το ‘play’ και παρακολουθήστε την πορεία προς τη θερμική ισορροπία.

Στην ακόλουθη προσομοίωση είναι το ίδιο πείραμα, αλλά με τα δοχεία να επικοινωνούν με θερμογέφυρα αντί να είναι το ένα μέσα στο άλλο. Το φαινόμενο είναι το ίδιο, άρα και το διάγραμμα είναι αυτό που πήραμε κι εμείς.

Εφαρμογή

Στο πείραμα της θερμικής ισορροπίας που κάναμε στην τάξη, πήραμε τις τιμές:

Χρόνος (λεπτά)Θερμοκρασία δοχείου Α (°C)Θερμοκρασία δοχείου Β (°C)
01000
56015
104020
153023
202525
252525

α) Να σχεδιάσεις σε μιλιμετρέ χαρτί σε κοινό διάγραμμα τα διαγράμματα θερμοκρασίας – χρόνου για τα δύο δοχεία Α και Β.

β) Σε πόσο χρόνο επιτεύχθηκε θερμική ισορροπία;

γ) Ποια είναι η θερμοκρασία της θερμικής ισορροπίας;

Λύση

Θερμοκρασία και μικρόκοσμος

Θερμοκρασία και μικρόκοσμος

-Όσο αυξάνεται η θερμοκρασία ενός σώματος, τα σωματίδιά του κινούνται εντονότερα. Αυξάνεται λοιπόν και η θερμική ενέργεια του σώματος.
-Όσο μειώνεται η θερμοκρασία του, τα σωματίδια κινούνται πιο αργά, αλλά δε σταματούν, γι’ αυτό η θερμική ενέργειά του μειώνεται αλλά δε μηδενίζεται.

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *