Proyectos de ciencia sobre termodinámica
Escrito por Michael Peter ; última actualización: February 01, 2018
La termodinámica incluye el estudio del calor y la energía térmica y su conversión a energía mecánica. Los proyectos de ciencia con aplicación práctica explican los principios básicos de la termodinámica. Estos proyectos sólo necesitan materiales básicos y permiten un análisis posterior para mejorar la comprensión del tema. Una vez que se haya logrado el entendimiento fundamental del tema, se pueden explorar áreas más avanzadas.
La primer ley de termodinámica
Enseña la primer ley de la termodinámica usando bandas elásticas. La primer ley de la termodinámica indica que la energía se puede transformar, pero no crear ni destruir. Usa un termómetro infrarrojo y mide la temperatura de la banda elástica en reposo. Luego estira la banda en intervalos de un minuto y mide su temperatura. De acuerdo con la primera ley, el trabajo puesto en estirar la banda se convierte en calor, lo que causa que aumente su temperatura. Mira cómo cambia la temperatura según la cantidad de veces que la estires.
Capacidad de calor
Enseña la capacidad del calor al comparar soluciones de agua pura y con sal. Agrega cantidades iguales de hielo a cada líquido y mide el cambio de temperatura en varios momentos. El agua con sal tiene un valor de calor específico más bajo que el agua pura, así que el cambio de temperatura del agua con sal es mayor a la misma adición de calor. Usa diferentes concentraciones de agua con sal y mide los efectos en la temperatura. A mayor concentración de agua, hay un mayor cambio de temperatura para iguales adiciones de calor. Calibra el sistema usando el calor específico conocido del agua para calcular el calor agregado, y luego calcula el calor específico de otras soluciones de agua con sal.
La ley de Charles
Usa globos para enseñar la ley de Charles. La ley de Charles declara que el cambio de volumen de un cuerpo es proporcional a su cambio de temperatura mientras la presión se mantenga constante. Infla globos del mismo tamaño y ponlos en ambientes calientes y fríos. Registra la temperatura de la habitación como referencia. Luego de 15 minutos calcula el volumen de los globo midiendo su circunferencia. Usa un globo a temperatura ambiente como referencia y mide la constante de proporción entre el volumen del globo y la temperatura del ambiente externo. Usa esta razón para determinar la temperatura de los globos calientes y fríos y evalúa si tus cálculos coinciden con la temperatura real medida.
Conducción de calor
Haz un proyecto que mida la conducción de calor a través de distintos materiales. Construye una caja adiabática y sepárala en dos cámaras usando uno de los materiales elegidos. En una cámara, introduce una fuente de calor. Mide la temperatura en ambas cámaras durante todo el experimento. Usa estos registros de temperatura para calcular la transferencia total del calor a través del material usando valores publicados para la conductividad del material. Usa materiales aislantes y conductores y mira cómo las propiedades del material afectan la transferencia de calor desde una cámara a la otra. Para una aplicación en el mundo real, usa una barrera de aire entre dos piezas de vidrio para ver a ventaja de usar ventanas con vidrio doble o simple.
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