La dinamica termica, chiamata anche termodinamica, è il processo di trasferimento del calore da un'area all'altra. Il calore è una forma di energia, il che significa che il trasferimento del calore è in realtà il trasferimento di energia. Per questo motivo, lo studio della termodinamica è in realtà lo studio di come e perché l'energia si muove dentro e fuori dai sistemi. Ci sono una varietà di esperimenti diversi che possono essere efficaci nello spiegare la termodinamica ai bambini.

Spiegare la termodinamica

Prima di condurre esperimenti, i bambini devono prima capire le tre leggi della termodinamica. La prima legge della termodinamica afferma che qualsiasi cambiamento nell'energia interna di un sistema è uguale al sistema meno il lavoro svolto dal sistema. La seconda legge afferma che il calore non può mai essere trasferito da un corpo più freddo a uno più caldo. La terza legge della termodinamica si riferisce allo stato di entropia, o casualità, in cui un sistema, quando si avvicina a una temperatura di zero assoluto, è costretto a trarre energia da altri sistemi vicini; tuttavia, poiché attinge energia da questi sistemi, non raggiungerà mai lo zero assoluto, rendendo la terza legge della termodinamica un'impossibilità fisica.

Gelato artigianale

Un divertente e delizioso esperimento per bambini può intraprendere è fare il gelato fatto in casa, usando una ricetta trovata sul sito web Kelvin's Kids Club (zapatopi.net/kelvin/kidsclub). Seguendo la ricetta, i bambini avranno visto come l'energia termica nella miscela di gelato è fluita in una soluzione di salamoia, che era ad una temperatura più fredda a causa del sale che è stato aggiunto per abbassare la temperatura, fino al gelato e alla salamoia erano alla stessa temperatura Il calore del corpo più caldo si è trasferito sul corpo più freddo finché entrambi hanno assunto la stessa temperatura, dimostrando così la seconda legge della termodinamica.

Bollitura del ghiaccio

Questo esperimento esamina perché una pentola di acqua bollente si ferma improvvisamente quando bolle in un cubetto di ghiaccio. Riscaldare una pentola d'acqua su un fornello fino a quando non raggiunge un punto d'ebollizione costante, quindi inserire diversi cubetti di ghiaccio nella pentola; l'acqua smetterà immediatamente di bollire. Questo esperimento dimostra anche la seconda legge della termodinamica, dimostrando che il calore del bruciatore fluirà sempre verso l'oggetto più freddo nel vaso, che in questo caso è il ghiaccio. Quindi il calore del bruciatore smette di far bollire l'acqua mentre invece lavora per far sciogliere il ghiaccio solido e diventare acqua.

"La scienza della cucina"

Altri esperimenti adatti ai bambini che coinvolgono la termodinamica può essere trovato nel libro di Peter Barnham "The Science of Cooking". Barnham, professore all'Università di Bristol, nel Regno Unito, spiega come la preparazione del cibo e i pasti di cucina comportino principi termodinamici. Nel libro, Barnham approfondisce la chimica dei cibi, discutendo di come ciò contribuisca al gusto di un determinato cibo. Barnham esplora anche il ruolo della termodinamica in cucina, con la maggior parte dei capitoli che presentano un esperimento basato sul cibo che i bambini possono condurre.