Θερμοκρασία - Θερμότητα

  Παρουσιάζουμε τις γραφικές παραστάσεις της θερμοκρασίας σε σχέση με το χρόνο, όπως τις κατέγραψε ο αισθητήρας θερμοκρασίας που χρησιμοποιήσαμε.

1. Στην πρώτη περίπτωση το νερό της λεκάνης έχει θερμανθεί σε βραστήρα με αποτέλεσμα η ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ του να είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος χώρου της τάξης.

  Στην παραπάνω γραφική παράσταση παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία του ζεστού νερού μειώνεται με την πάροδο του χρόνου. Αυτό συμβαίνει διότι ΜΕΤΑΦΕΡΕΤΑΙ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ από το νερό που έχει ΥΨΗΛΟΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ προς τον περιβάλλοντα χώρο της τάξης που έχει ΧΑΜΗΛΟΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ.

2. Στη δεύτερη περίπτωση το νερό της λεκάνης προέρχεται από το ψυγείο και η ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ του να είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος χώρου της τάξης.

  Στην παραπάνω γραφική παράσταση παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία του κρύου νερού αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου. Αυτό συμβαίνει διότι ΜΕΤΑΦΕΡΕΤΑΙ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ από τον περιβάλλοντα χώρο της τάξης που έχει ΥΨΗΛΟΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ προς το νερό που έχει ΧΑΜΗΛΟΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ.

 Και στις δύο περιπτώσεις η μεταφορά θερμοτητας θα σταματήσει όταν η θερμοκρασία του νερού γίνει ίση με τη θερμοκρασία που υπάρχει στο εσωτερικό της τάξης.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ:  Η θερμότητα μεταφέρεται από τα ζεστά προς τα κρύα σώματα εξαιτίας της διαφοράς θερμοκρασίας.

Μετάδοση θερμότητας με ρεύματα.

  Ας δούμε και τη μεταφορά θερμότητας με ρεύματα.

Μετάδοση θερμότητας με αγωγή

  Στο παρακάτω βίντεο παρουσιάζεται η μετάδοση θερμότητας με αγωγή μακροσκοπικά και μικροσκοπικά.

Κλασματική απόσταξη πετρελαίου

  Γενικά με τον όρο απόσταξη αναφερόμαστε στον διαχωρισμό των συστατικών ενός υγρού μίγματος. Στην περίπτωση του πετρελαίου, η κλασματική του απόσταξη πραγματοποιείται σε πύργους απόσταξης με θερμαντήρα όπως αυτός της παρακάτω εικόνας. 

 

 

  Αλλά πως λειτουργεί ο πύργος απόσταξης;

  Το αργό πετρέλαιο εισάγεται στον θερμαντήρα και θερμαίνεται με αποτέλεσμα να εξατμίζεται. Οι ατμοί αυτοί περιέχουν ένα μεγάλο πλήθος συστατικών με διαφορετικά σημεία ζέσης (βρασμού), κυρίως υδρογονάνθρακες.

  Γενικά όσο πιο "βαρύς" έιναι ένας υδρογονάνθρακας, δηλαδή όσο περισσότερα άτομα άνθρακα περιέχει τόσο μεγαλύτερο είναι το σημείο ζέσης του. Ο πύργος απόσταξης είναι χωρισμένος σε επίπεδα με διαφορετικές θερμοκρασίες το καθένα (όσο ανεβαίνουμε τα επίπεδα η θερμοκρασία μειώνεται). Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα οι "βαρύτεροι" υδρογονάνθρακες που περιέχονται στους ατμούς να υγροποιούνται στα χαμηλότερα επίπεδα του πύργου, ενώ οι "ελαφρύτεροι" υδρογονάνθρακες υγροποιούνται στα υψηλότερα επίπεδα του πύργου. Οι υγροποιημένες ουσίες συλλέγονται στις εξόδους του κάθε ορόφου και απομακρύνονται από το μίγμα. 

  Στα βίντεο που ακολουθούν δείτε μια πετυχημένη ψηφιακή απεικόνιση της διαδικασίας και έναν πραγματικό πύργο απόσταξης επί τω έργω (το έργον).

  

 

     Παρατηρήστε πως απομακρύνονται τα διαφορετικά συστατικά σε κάθε επίπεδο.

                                                                     

                                                                                                                                     Αποστακτική στήλη σε δράση.

Σπάζοντας το φράγμα του ήχου

  Ας παρακολουθήσουμε τα παρακάτω βίντεο. Το ένα είναι απόσπασμα από μια ταινία φαντασίας και το άλλο είναι ένα  βίντεο όπου παρουσιάζεται η πτήση ενός αεροσκάφους. Ποιο είναι το κοινό στοιχείο των δύο;

 

 

 

  Όταν  ένα αεροπλάνο ταξιδεύει στον αέρα προκαλεί  κύματα πίεσης τα οποία μοιάζουν με τα απόνερα που δημιουργούνται στην πλώρη και στην πρύμνη των πλοίων όταν ταξιδεύουν στη θάλασσα (βλέπε εικόνα).

  Ας γίνουμε όμως πιο συγκεκριμένοι. Ήδη γνωρίζουμε ότι ο ήχος διαδίδεται με πυκνώματα και αραιώματα όπως φαίνεται παρακάτω:

Πηγή: Wikipedia

   Παρατηρήστε τις ακόλουθες εικόνες όπου το κόκκινο σημείο είναι ένα αεροπλάνο που κινείται (σε πολύ χαμηλό ύψος) και οι μπλέ κύκλοι τα ηχητικά κύματα που παράγει. Σε τι διαφέρουν οι δύο εικόνες;

        αεροπλάνο που κινείται με τα 7/10 της ταχύτητας του ήχου

       (Πηγή: Wikipedia)

 αεροπλάνο που κινείται με την ταχύτητα του ήχου

(Πηγή:Wikipedia)

  Στην πρώτη εικόνα το αεροπλάνο κινείται με ταχύτητα μικρότερη από εκείνη των ηχητικών κυμάτων, αυτό σημαίνει ότι αν ένας άνθρωπος βρίσκεται σε κάποιο σημείο μπροστά από την πορεία του αεροπλάνου θα ακούσει τον ήχο του αεροπλάνου πριν αυτό να περάσει ακριβώς από πάνω του. Στη δεύτερη εικόνα το αεροπλάνο κινείται με την ταχύτητα του ήχου. Ο άνθρωπος που βρίσκεται μπροστά από το αεροπλάνο θα μπορέσει να το ακούσει πριν να περάσει ακριβώς από πάνω του; 

  Για να ακούσει ο άνθρωπος τον ήχο, θα πρέπει να φτάσει στο αφτί του το ηχητικό κύμα. Αυτό όμως έχει την ίδια ταχύτητα με το αεροπλάνο, οπότε σε αυτήν την περίπτωση ο άνθρωπος θα ακούσει το αεροπλάνο   ακριβώς τη στιγμή που περνά από πάνω του.

 

  Τι θα ακούσει όμως ο φίλος μας όταν περάσει το αεροπλάνο με υπερηχητική ταχύτητα από πάνω του;

Ο ήχος που θα ακούσει, είναι αυτός που ακούσατε και εσείς στα 2 βίντεο που προηγήθηκαν. Το φαινόμενο είναι γνωστό ως sonic boom. Συνήθως είναι ένας διπλός έντονος ήχος εκ των οποίων ο πρώτος οφείλεται στην απότομη αύξηση της πίεσης στο ρύγχος του αεροπλάνου (ο αέρας εκεί είναι πολύ πυκνός) και ο δεύτερος στην απότομη μείωση της πίεσης στην ουρά του αεροσκάφους.(Ο αέρας εκεί είναι πολύ αραίος) 

Φωνητικές χορδές

  Μέσα από τα πειράματα που πραγματοποιήσαμε διαπιστώσαμε ότι η ηχητική πηγή πρέπει να ταλαντώνεται προκειμένου να παράγει ήχο, οι φωνητικές χορδές δεν είναι παρά μια τέτοια ηχητική πηγή. 

 Στα βίντεο που ακολουθούν παρουσιάζεται η λαρυγγοσκόπηση. Πρόκειται για μια εξέταση κατά τη διάρκεια της οποίας ο γιατρός εισάγει έναν λεπτό και εύκαμπτο σωλήνα από τη μύτη του ασθενή. Ο σωλήνας, στην άκρη του οποίου υπάρχει μια μικροσκοπική κάμερα, κατέρχεται στον λάρυγγα και μας δίνει τη δυνατότητα να παρακολουθήσουμε τις φωνητικές χορδές καθώς παράγουν διάφορους φθόγγους.

 Εδώ βλέπουμε την εισαγωγή του σωλήνα από τη μύτη του  ασθενή και το "ταξίδι" του μέχρι το σημείο όπου βρίσκονται οι φωνητικές χορδές.

 Τώρα ας δούμε τις φωνητικές χορδές σε δράση.

Αντίληψη χρωμάτων και ανάλυση σύνθεση του φωτός

  Συζητήσαμε σήμερα για την απορρόφηση του φωτός και διαπιστώσαμε ότι το φαινόμενο αυτό σχετίζεται άμεσα με τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τα χρώματα. 

Αναμείξτε φωτεινές δέσμες διαφορετικού χρώματος. Τι χρώμα αντιλαμβάνεται ο άνθρωπος;

Δοκιμάστε να "φιλτράρετε" φωτεινές ακτίνες διαφορετικού χρώματος. Τι χρώμα αντιλαμβάνεται ο άνθρωπος σε κάθε περίπτωση; 

  Να σημειώσουμε ότι η δραστηριότητα μας δίνει τη δυνατότητα να παρουσιάζεται το φως, είτε με τη μορφή φωτεινής δέσμης είτε με τη μορφή φωτονίων.

Απόδραση από το λαβύρινθο με τους καθρέφτες

  Αξιοποίησε τις γνώσεις σου σχετικά με το φαινόμενο της ανάκλασης, ώστε να βοηθήσεις την ηρωίδα να δραπετεύσει από τον λαβύρινθο με τους καθρέφτες όπου έχει παγιδευτεί! Όμως βιάσου γιατί ο χρόνος ήδη μετράει αντίστροφα...

Παίζοντας με τις σκιές

Μια διασκεδαστική δραστηριότητα από τη γνωστή ιστοσελίδα του BBC κάνοντας κλικ στην ακόλουθη εικόνα.

Εκλείψεις

  Η έκλειψη της Σελήνης και η έκλειψη του ήλιου δεν αποτελούν παρά συνέπειες του φαινομένου σχηματισμού της σκιάς με το οποίο ασχοληθήκαμε τις τελευταίες μέρες στην τάξη. Ακολουθούν μερικά animation τα οποία παρουσιάζουν όσα συζητήσαμε και θα μας βοηθήσουν να τα κατανοήσουμε περαιτέρω.

 

 

 

Αγωγοί και μονωτές

   Μετά τα πειράματα που πραγματοποιήσαμε στην τάξη, δοκίμαστε να διακρίνετε υλικά σε αγωγούς και μονωτές πειραματιζόμενοι εικονικά στην ιστοσελίδα του BBC. (Όταν ανοίξει η εφαρμογή, χρησιμοποιώντας τα βελάκια στο κάτω μέρος της εικόνας, επιλέξτε κάποιο υλικό και τοποθετήστε το στο κενό ανάμεσα τους αγωγούς ώστε να κλείσει το κύκλωμα. Ανάβει το λαμπάκι;) 

Κατασκευή ηλεκτρικού κυκλώματος

  Μία ακόμη διαδραστική άσκηση από το πανεπιστήμιο του Κολοράντο. Σύρετε το ποντίκι στη δεξιά στήλη επιλέξτε τα υλικά που χρειάζεστε. Όταν το κύκλωμά σου είναι έτοιμο κλείσε το διακόπτη. Αν ανάψει το λαμπάκι τα κατάφερες. Συνεχίστε να δοκιμάζετε διαφορετικούς συνδυασμούς.

Στατικός Ηλεκτρισμός

   Μια ιδιαίτερα πετυχημένη δραστηριότητα από το τμήμα φυσικής του πανεπιστημίου του Κολοράντο. Μπορείτε να πραγματοποιήσετε εικονικά πειράματα ηλέκτρισης ενός ή δύο μπαλονιών.Πατήστε run now και όταν ανοίξει η εφαρμογή τοποθετήστε τον κέρσορα επάνω στο μπαλόνι και με δεξί κλικ το "τρίψτε" το στο πουλόβερ.

Ποια σωματίδια μετακινούνται;

Ποιο είναι το φορτίο του μπαλονιού και ποιο το φορτίο του πουλόβερ; 

Μετακινήστε πάλι με τον κέρσορα το μπαλόνι ή τα μπαλόνια προς όποια κατεύθυνση επιθυμείτε, τι συμβαίνει τότε;

Παίξε και μάθε κάνοντας κλικ στην εικόνα...