「熱とエネルギー」その2
熱の伝わり方(伝導、対流、放射)
熱を動力源として動く機械
エネルギーの変換
について学びました。
熱の伝わり方
材料の端にバーナーで熱を加えて、その上に載っているローソクが倒れることで熱の伝わる速さについて考えました。
バーナーで熱するのに、どの材料も単位面積当たり同じ熱量が加わったわけではないので、正確な測定はできませんが、銅が最も速く、アルミ、鉄の順でステンレスが最も遅いことがわかりました。
この熱の伝わり方の速さが、電気の流れやすさと類似していることもわかりましたね、
熱膨張
金属は熱が加えられると伸びていきます。鉄道のレールが伸びるとつなぎ目でひずみ、脱線事故を起こしかねないので、つなぎ目に隙間を設けている話をしました。その後横には伸びないのですかという質問がありましたが、当然、横にも伸びていきます。
レールの材料である鉄鋼の熱膨張率は1℃当たりで0.0000117mm伸びます。レールが25mであれば1℃で約0.3mm伸びますが、レールの頭部の幅は65mmなので、1℃上昇しても何の変化もしないといってよいでしょう。
熱を動力源として動く機械
スターリングエンジンの模型で熱機関について学びました。また、水飲み鳥の姿は見ていて飽きないですね。
断熱圧縮・断熱膨張
ペットボトル内の温度が24℃、ポンプで圧縮すると38℃になりました、ペットボトルの栓を抜くと一気に熱が下がり、14℃となり、約25℃も下がりましたね。
エアコンはこの原理を応用しているんですね。
ポンポン船を作ってみよう
ポンポン船の原理はわかったかな?家のお風呂で再チャレンジしてみよう!
エネルギーの変換
エネルギーは形を変えて、私たちの生活に潤い(うるおい)をもたらしてくれます。
力学的エネルギー、熱エネルギー、核エネルギー、光エネルギー、電気エネルギー、化学エネルギーなどがどのように変化して私たちの生活に使われてるのか探してみてください。
左の火起こしは太古の時代に行われた、力学的エネルギーを熱エネルギーに変換するための道具ですね。