材料:
*ガラスまたは金属容器(ビーカーや小さな鍋など)
* 水
*アイスキューブ
*温度計(オプションですが、役立つ)
*熱源(Stovetopバーナーやキャンドルなど)
手順:
1。容器に水を入れます: 容器を冷たい水を半分ほど満たします。
2。氷を追加: いくつかのアイスキューブを水に入れます。
3。水を熱: 容器の底に慎重に熱を塗ります。
4。観察: 氷と水に何が起こるかを見てください。
観察と説明:
* 氷はゆっくりと溶けます: 容器の底が加熱されていても、氷は予想よりもはるかに遅い速度で溶けます。これは、水が熱の導体が貧弱だからです。容器の底からの熱エネルギーは、水を通って氷に簡単に移動することはありません。
* 上部の水は冷たくなります: 温度計を使用すると、底が加熱された後でも、容器の上部にある水が比較的寒いままであることがわかります。
* 対流: 水が熱くなると、水内の動きに気付くかもしれません。これは、暖かい水が上昇し、寒い水が沈む対流によるものです。 ただし、対流があっても、水を通る熱伝達は他の材料と比較して遅くなります。
これが機能する理由:
* 熱伝導: 伝導とは、分子間の直接接触による熱の移動です。水分子はゆるく結合されているため、熱エネルギーがある分子から別の分子に移動することが困難です。
* 熱対流: 対流には、流体(水など)の動きを介した熱の移動が含まれます。 対流は熱の分布に役立ちますが、他の材料と比較して、水中のプロセスが遅いです。
結論:
この単純な活動は、水が熱の導体が貧弱であることを効果的に示しています。水を加熱するのにかなりの時間とエネルギーが必要であり、熱伝達はあまり効率的ではありません。これが、ストーブの水を沸騰させるのにとても時間がかかる理由です!