Опыт «Создаем тепловой датчик»

Тепловое расширение – это когда тело меняет свой объем под действием изменения температуры. Когда тепло действует на материал, частицы этого материала начинают двигаться быстрее и это приводит увеличению расстояния между частицами. Уровень расширения изменяется в зависимости от температуры, но может быть определен с помощью коэффициента материалов теплового расширения (степень расширения, деленная на изменение температуры).

Для выполнения опыта понадобится:

• резиновая полоска
• деревянный брус
• длинный тоненький гвоздь
• картон
• ножницы
• спички или другие источники прямого тепла (например, свечи или зажигалки)

Время для проведения эксперимента:

Около 15 минут

Начинаем эксперимент:

1. Вырежьте стрелку из картона. Стрелка должна быть такой же длины, как и Ваш деревянный брусок.
2. Возьмите резину и растяните ее вокруг внешнего края вашего деревянного бруска.
3. Проткните гвоздь через стрелку в центре ее основания (со стороны, противоположной заостренному концу).
4. Осторожно просуньте гвоздь под резинкой.
5. Зажгите спичку и осторожно поднесите ее к резинке рядом с гвоздем.
6. Картонная стрелка начнет медленно вращаться против часовой стрелки.
7. Поместите спичку на противоположной стороне стрелки.
8. Картонная стрелка начнет вращаться по часовой стрелке.

Примечание:

Будьте очень осторожны, когда играете с огнем! Этот эксперимент «Создаем тепловой датчик» требует наблюдения и помощи взрослых в любое время и должен проводиться в безопасном месте, без каких-либо горючих веществ.

Наблюдение:

Почему стрелка вращается только тогда, когда источник тепла находится рядом с резинкой? Что может помешать провести опыт «Создаем тепловой датчик»? Как Вы думаете, Вы могли проделать данный эксперимент, используя источник холода? Можете ли Вы назвать объект в реальном мире, который Вы наблюдаете каждый день, чтобы он реагировал на расширение и сжатие от горячего и холодного источника?

Результат:

Тепло от источника тепла вынуждает резинку вращать гвоздь, а впоследствии стрелку. Когда источник тепла перемещен в противоположный конец, горячее пятно изменено, и воздух вокруг гвоздя становится более прохладным, в то время как температура вокруг нового пятна становится более высокой. Резинка расширяется в одном месте, потом охлаждается и нагревается уже в другом месте – это и заставляет стрелку крутиться!