Δραστηριότητα που πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο της επιμορφωτικής συνάντησης για τη Φυσική Α’ Γυμνασίου.
Η συσκευή θερμικής αγωγιμότητας στερεών αποτελείται από δύο όμοια και θερμικά μονωμένα από το περιβάλλον δοχεία, μέσα στα οποία τοποθετείται νερό διαφορετικής θερμοκρασίας. Η άνω πλευρά κάθε δοχείου φέρει οπή για τοποθέτηση θερμομέτρου και υποδοχή για τοποθέτηση μεταλλικής ράβδου με ρόλο θερμικής γέφυρας μεταξύ των υγρών των δύο δοχείων.
Εξαιτίας της διαφοράς θερμοκρασίας του νερού στα δύο δοχεία μέσω της ράβδου άγεται θερμότητα από το θερμότερο προς το ψυχρότερο σώμα, μέχρι την αποκατάσταση θερμικής ισορροπίας.
Η συσκευή της εικόνας αποτελεί μέρος του εξοπλισμού ΕΠΕΑΕΚ των Σχολικών Εργαστηρίων Φυσικών Επιστημών και μπορεί να αξιοποιηθεί για την υλοποίηση του πειράματος μεταφοράς θερμότητας εναλλακτικά του προτεινόμενου από το φύλλο εργασίας του σχολικού βιβλίου.
Παρατηρήσεις:
- Για τις ανάγκες του πειράματος τα δύο δοχεία πληρώθηκαν με νερό ίσου όγκου 100 ml και θερμοκρασίας 70 °C στο ένα δοχείο και 7 °C στο άλλο δοχείο. Ως θερμική γέφυρα χρησιμοποιήθηκε ο χάλκινος αγωγός μεγάλης διατομής. Το πείραμα εκτελέστηκε με λήψη μετρήσεων θερμοκρασιών ανά 5 min και η θερμική ισορροπία επιτεύχθηκε σε διάστημα μεγαλύτερο της μιας διδακτικής ώρας. Ωστόσο, σε χρονικό διάστημα 35 – 40 min οι καμπύλες μεταφοράς θερμοκρασίας είχαν ικανοποιητική εικόνα.
- Η επίδειξη μεταφοράς θερμότητας με χρήση της συσκευής θερμικής αγωγιμότητας πλεονεκτεί της προτεινόμενης από το σχολικό βιβλίο μεθόδου ως προς την ευκολία και την ασφάλεια κατά την εκτέλεση του πειράματος και ως προς τη θερμική μόνωση των δοχείων που συνδέονται θερμικά. Ωστόσο, η εκτέλεση του πειράματος προϋποθέτει τη συμμετοχή και τρίτου σώματος εν είδει θερμικής γέφυρας, πράγμα που δυσκολεύει την ερμηνεία του φαινομένου σε επίπεδο Γυμνασίου.