| : [♪ Μουσική Γεια σας, παιδιά! Θα μιλήσουμε σήμερα για τους τρόπους διάδοσης της θερμότητας. Ο άνθρωπος από τα παλιά χρόνια προσπάθησε να βρει τρόπους να εκμεταλλευτεί τη θερμότητα προς όφελός του. Ο ήλιος είναι μια βασική πηγή θερμότητας, όπως όλοι ξέρουμε, αλλά προσπάθησε να χρησιμοποιήσει με όποιους τρόπους είχε για να διατηρηθεί ζεστός, για να κρατήσει το τρόφιμα που χρειαζόταν στην κατάλληλη θερμοκρασία. Πριν όμως προχωρήσουμε στους τρόπους διάδοσης της θερμότητας, να θυμηθούμε λίγο τι λέμε θερμότητα, τι είναι η θερμική ενέργεια και τι η θερμοκρασία, γιατί αυτές οι λέξεις μοιάζουν μεταξύ τους, αλλά η καθεμία έχει διαφορετική σημασία. Θερμική ενέργεια ονομάζουμε την κινητική ενέργεια των μωρίων ενός σώματος, λόγω των συνεχών και τυχαίων κινήσεών τους. Η θερμοκρασία μας βοηθά να περιγράψουμε πόσο θερμό ή ψυχρό είναι ένα σώμα. Και τη μετράμε με ειδικά όργανα τα θερμόμετρα. Θερμότητα ονομάζουμε την ενέργεια μόνο όταν ρέει από ένα σώμα σε ένα άλλο, λόγω της διαφορετικής τους θερμοκρασίας. Η θερμότητα ρέει από τα σώματα με υψηλότερη θερμοκρασία, στα σώματα με χαμηλότερη. Έχουμε μάθει ότι η ροή θερμότητας γίνεται με τρεις τρόπους, με αγωγή, με ρεύματα και με ακτινοβολία. Θα χρησιμοποιήσουμε ένα παράδειγμα όπου εφαρμόζονται και οι τρεις αυτές τρόποι. Και είναι το σώμα του καλωριφέρ νερού με το οποίο θερμαίνουμε τα κτίρια. Πώς άραγε λειτουργεί? Θερμό νερό κυκλοφορεί στους μεταλλικούς σωλήνες και περνάει μέσα από τα μεταλλικά σώματα, τα οποία ονομάζονται σώματα καλωριφέρ. Πώς γίνεται η ροή της θερμότητας και θερμαίνεται το δωμάτιο? Και με τους τρεις τρόπους όπως είπαμε. Με τα θερμά ρεύματα του νερού που κυκλοφορεί στους σωλήνες και στα σώματα, με αγωγή της θερμότητας από το θερμό νερό στα μεταλλικά τυχόματα των σωμάτων, και με ακτινοβολία της θερμότητας από τα θερμά τυχόματα των σωμάτων στο δωμάτιο και στα αντικείμενα που υπάρχουν σε αυτό. Εδώ βλέπουμε την εικόνα ενός καλωριφέρ μέσα από μια θερμοκάμερα. Και ένα σκίτσο δίπλα, πιο απλοποιημένο για να το καταλάβουμε καλύτερα. Τι βλέπουμε όμως εδώ στη θερμοκάμερα? Οι θερμοκρασίες από τα διάφορα τμήματα του καλωριφέρ, αλλά και των σωλινώσεων, ακόμη και αυτών που δεν φαίνονται και περνούν κάτω από το δάπεδο, αντιπροσωπεύονται από χρώματα. Εμφανίζεται στη θερμοφωτογραφία και αντιστήχηση των χρωμάτων με τις θερμοκρασίες. Συνήθως το κίτρινο και το κόκκινο αντιπροσωπεύουν τις πιο ψηλές θερμοκρασίες σε σχέση με το μπλε ή το γκρι. Η θερμοκάμερα, λοιπόν, δείχνει στην οθόνη της τα σώματα με διαφορετικά χρώματα, ανάλογα με τη θερμοκρασία τους. Θα μου πείτε πού χρησιμεύει η θερμοκάμερα. Έχει πάρα πολλές χρήσεις, μπορούμε να τη χρησιμοποιήσουμε για να ελέγξουμε τη θερμομόνος των κτιρίων, να ελέγξουμε αν υπάρχουν διαρροές κάπου, για να μετρήσουμε τη θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος από μακριά. Ελέγχουμε δηλαδή κάποιος αν έχει πειρετό. Μόνο το ανθρώπινο σώμα μπορεί να μετρήσει, όχι οτιδήποτε. Ας δούμε για παράδειγμα ένα σκύλο. Όσοι έχουμε σκύλο γνωρίζουμε ότι το πιο ψυχρό σημείο πάνω στο σώμα του σκύλου είναι η μύτη, τα αυτιά και η ουρά, όπως και φαίνεται από τη θερμοφωτογραφία. Όπου σημαδεύει η θερμοκάμερα, εμφανίζει την τιμή της θερμοκρασίας. Θα δοκιμάσουμε, λοιπόν, χρησιμοποιώντας και τη θερμοκάμερα. Αυτή είναι η θερμοκάμερα. Μπορείτε να δείτε το χέρι μου. Είναι πιο ζεστό στο εσωτερικό της παλάμης και πιο κρύο στις άκρες που είναι τα δάχτυλα. Και θα μας βοηθήσει στα πειράματα που θα κάνουμε σήμερα για να ελέγξουμε τους τρεις τρόπους διάδοσης της θερμότητας. Και ξεκινάμε με τη μετάδοση της θερμότητας με αγωγή. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μία μεταλλική βελόνα πλεξίματος. Φροντίζουμε όμως να έχει πλαστική λαβή ή βάζουμε εμείς ένα φελό. Εγώ, για να φαίνεται καλύτερα, θα χρησιμοποιήσω αυτό το αντικείμενο. Έχει μία μεταλλική επιφάνεια και μία πλαστική λαβή. Θυμηθείτε τη λαβή και στις δύο περιπτώσεις θα το συζητήσουμε στη συνέχεια. Ανάβουμε ένα κεράκι και έχουμε στάξει δύο σταγόνες κεριού που έχουν στεραιοποιηθεί πάνω στην επιφάνεια τη μεταλλική αυτού του αντικειμένου. Περιμένουμε λίγο τη φλόγα και κρατάμε τώρα τη μεταλλική λαβή και κρατάμε τώρα το αντικείμενο, ακουμπώντας την άκρη του μετάλλου στη φλόγα και περιμένουμε να δούμε τι θα συμβεί. Μπορείτε βέβαια να μαντέψετε τι θα συμβεί και να δούμε αν τελικά θα επιβεβαιωθεί αυτό που υποθέσατε. Βλέπουμε ότι και οι δύο σταγόνες κεριού παραμένουν στη θέση τους. Παρατηρούμε ότι η πρώτη σταγόνα κεριού ξεκόλλησε και έπεσε. Ενώ η δεύτερη παραμένει στη θέση της. Αν συνεχίσουμε να θερμαίνουμε το μέταλλο, μετά από λίγη ώρα θα πέσει και η δεύτερη σταγόνα. Κι αν είχαμε βάλει και μια τρίτη στη συνέχεια, θα δούμε και αυτή, αλλά μετά από ώρα και αυτή. Τι παρατηρούμε λοιπόν, καθώς θερμαίνω την άκρη του μετάλλου, τα κομμάτια κεριού λιώνουν και πέφτουν. Πρώτο πέφτει το κομμάτι που βρίσκεται κοντά στη φλόγα και τελευταίο αυτό που βρίσκεται κοντά στο χέρι μου. Η θερμότητα λοιπόν μεταδίδεται με αγωγή από την πιο ζεστή προς την πιο κρύα άκρη του μετάλλου. Και στη μετάδοση με αγωγή δεν μετακινείται ύλη. Ας δούμε τώρα το πείραμα με τη βοήθεια της θερμοκάμερας που είπαμε. Βλέπουμε ότι στην περιοχή εδώ, στην άκρη του μετάλλου που είναι πολύ κοντά στη φωτιά, στη φλόγα του κεριού, η θερμοκρασία είναι αρκετά υψηλή, 76,6 βαθμί Κελσίου. Πιο δίπλα όμως, στην περιοχή που περίπου είναι η πρώτη σταγόνα του κεριού, η θερμοκρασία είναι αρκετά χαμηλότερη, 25,1. Και αν προχωρήσουμε ακόμα πιο πέρα, εκεί που ήταν η δεύτερη σταγόνα του κεριού, ακόμα πιο χαμηλή. Γι' αυτό λοιπόν δεν μπαίνουν και δύο σταγόνες του κεριού ταυτόχρονος, ούτε με το που πλησιάζω το μέταλλο στο κερί. Γιατί επέμενα ότι πρέπει να έχουμε μεταλλική λαβή, είτε στο αντικείμενο που θα χρησιμοποιήσουμε, είτε στη βελόνα πλεξίματος. Σωστά μαντέψατε, για να μην καεί το χέρι μας. Και γιατί δεν θα καεί το χέρι μας, γιατί ανάλογα με το πόσο καλά μεταδίδεται η θερμότητα σε ένα υλικό, το χαρακτηρίζουμε ως καλό ή κακό αγωγό της θερμότητας. Τα μέταλλα, για παράδειγμα, είναι καλή αγωγή της θερμότητας, ενώ το ξύλο, το χαρτί, ο φελός είναι κακή αγωγή της θερμότητας. Τώρα μπορούμε να εξηγήσουμε την ερώτηση που έχει το βιβλίο σας με τον αστερίξ και τον οβελίξ που κρατούν το ακόντιο. Γιατί ο αστερίξ έχει αφήσει το ακόντιο, γιατί η θερμότητα έχει μεταδοθεί μέχρι τα χέρια του. Ενώ δεν έχει μεταδοθεί ακόμα μέχρι το σημείο που κρατάει το ακόντιο, οβελίξ, γι' αυτό και δεν το έχει αφήσει. Επίσης μπορούμε να εξηγήσουμε γιατί κρατάμε μία κατσαρόλα από τα χερούλια ή από την ειδική λαβή στο καπάκι. Γιατί το υλικό της κατσαρόλας είναι καλός αγωγός της θερμότητας, άρα θα καούμε αν τα κουμπήσουμε, ενώ τα χερούλια και τη λαβή στο καπάκι είναι από κακό αγωγό της θερμότητας και μας προφυλάσσει από το να καούμε. Για να περιορίσουμε τη μετάδοση της θερμότητας στο περιβάλλον, χρησιμοποιούμε στην κατασκευή των σπιτιών θερμομονωτικά υλικά. Ο αέρας όταν περιορίζεται σε κάποιον χώρο, είναι ένας πολύ κακός αγωγός της θερμότητας. Γι' αυτό και τα υλικά που εγκλωβίζουν τον αέρα χρησιμοποιούνται για τη θερμομόνωση. Βλέπουμε λοιπόν διπλά τζάμια που μέσα έχει εγκλωβισμένο αέρα, ή τα τούβλα έχουν τρύπες για να υπάρχει μέσα αέρας και να παρέχουν καλύτερη θερμομόνωση, ή το φελιζόλ που επίσης χρησιμοποιείται συχνά, είναι ένα υλικό που στο εσωτερικό του υπάρχουν κυλότητες γεμάτες αέρα. Και θα περάσουμε τώρα στον δεύτερο τρόπο με τον οποίο διαδίδεται η θερμότητα και μιλάμε για τη μεταφορά θερμότητας με ρεύματα. Θα δοκιμάσουμε ένα πείραμα με νερό, για να δούμε. Θα χρησιμοποιήσουμε μια γυάλινη λεκάνη με νερό βρύσης και ένα μικρότερο δοχείο με ζεστό νερό και ρίχνουμε λίγο χρώμα ζεχαροπλαστικής για να είναι πιο εμφανές το αποτέλεσμα. Περιμένουμε λίγο να ανακατευτεί το χρώμα στο νερό και στη συνέχεια βυθίζουμε το μικρό δοχείο μέσα στη λεκάνη με το κρύο νερό. Τι παρατηρούμε? Παρατηρούμε ότι το χρωματισμένο νερό, το θερμό νερό ουσιαστικά, ανεβαίνει προς τα πάνω. Μπορούμε να το δούμε και από πιο κοντά. Και συνεχίζει να ανεβαίνει και θα δούμε το ίδιο πείραμα με τη βοήθεια της θερμοκάμερας, όπως είπαμε. Εδώ είναι στην αρχή του πειράματος, το νερό βρύσης και το ζεστό νερό. Η θερμοκάμερα μας δείχνει ότι η θερμοκρασία του νερού στη λεκάνη είναι περίπου 18,9 βαθμί Κελσίου. Εδώ είναι το ζεστό νερό στο μικρό μπουκαλάκι, που βλέπουμε η θερμοκρασία του είναι 75,7 βαθμί Κελσίου. Και εδώ είναι στη συνέχεια του πειράματος, προς το τέλος, που το θερμό νερό έχει ανέβει προς τα πάνω. Βλέπουμε έχει αυξηθεί η θερμοκρασία του νερού στο πάνω μέρος, ενώ στο κάτω παραμένει χαμηλότερη. Και θα ρωτήσει κανείς τι είναι αυτή εδώ η κόκκινη κουκίδα που βλέπω. Για σκεφτείτε λίγο. Εδώ είναι που είχαμε ακουμπήσει πριν το μικρό μπουκαλάκι με το ζεστό νερό. Και έχει θερμανθεί το τραπέζι με αγωγή, γι' αυτό και παραμένει η ψηλή θερμοκρασία του για ένα διάστημα. Η παρατήρηση λοιπόν η βασική μας είναι ότι το χρωματισμένο νερό ανεβαίνει προς τα πάνω. Μόνο με τα υγρά συμβαίνει αυτό, για να δούμε αν συμβαίνει και με τον αέρα. Τι θα χρησιμοποιήσουμε. Το βιβλίο σας προτείνει να κρατήσετε ένα κομμάτι χαρτί πάνω από το καλοριφέρο, αλλά πρέπει να είναι αναμμένο το καλοριφέρο για να το δείτε. Οπότε εδώ θα κάνουμε κάτι διαφορετικό. Θα σχεδιάσουμε ένα τέτοιο σχήμα. Σα αφιδάκι. Με όποιο τρόπο θέλετε. Μπορείτε και να το χρωματίσετε αν θέλετε. Εδώ έχω ένα τέτοιο φιδάκι. Περνάμε ένα κομμάτι σκηνή στην άκρη του, ώστε να μπορεί να κρέμεται. Και το πλησιάζω στο αναμμένο κερί. Τι παρατηρούμε. Παρατηρούμε ότι το φιδάκι στριφογυρίζει. Για να δοκιμάσουμε και με ένα άλλο. Παρατηρούμε ότι κι αυτό στριφογυρίζει. Προσέχουμε βέβαια να μην πάρει φωτιά το χαρτί. Γιατί συμβαίνει αυτό? Εδώ το κερί θερμένει τον αέρα και ο αέρας ανεβαίνει προς τα πάνω, όπως πριν το νερό. Τα ρεύματα του θερμού αέρα, ανεβαίνοντας προς τα πάνω, αναγκάζονται το φιδάκι να περιστρέφεται, κυρίως λόγω του σχήματος του. Υπάρχει και ένα άλλο πείραμα που μπορούμε να κάνουμε, που για να πετύχει όμως πρέπει να μην έχει πολύ ζέστη, να μην είναι ανοιχτό παράθυρο, να μην περάσει κανείς και φυσήξη. Θα δοκιμάσουμε αν θα πετύχει. Στηρίζουμε ένα στυλό χρησιμοποιώντας λίγη πλαστελήνη και φτιάχνουμε ένα σχήμα τέτοιο, έναν έλικα. Το κόβουμε, μπορούμε να το χρωματίσουμε αν θέλουμε και το διπλώνουμε εδώ στη γραμμή, ώστε να πάρει αυτό το σχήμα. Το ισορροπούμε πάνω στη μύτη από το στυλό και τρίβουμε τα χέρια μας πολύ, τα τρίβουμε αρκετά, ώστε να ζεσταθούν, να νιώσουμε ότι έχουν ζεσταθεί πολύ. Προσέχουμε βέβαια να μην κουνήσουμε τον έλικα και πέσει. Και στη συνέχεια θα πλησιάσουμε από κάτω από τον έλικα τα χέρια μας να δούμε τι θα συμβεί. Παρατηρούμε ότι κουνήθηκε λίγο, αν τα χέρια ήταν πιο ζεστά αυτή τη στιγμή, θα κουνιόταν ακόμα περισσότερο. Για τον ίδιο λόγο που περιστρεφόταν πριν το φιδάκι. Τα χέρια μου ζεσταίνουν τον αέρα και τα ρεύματα του ζεστού αέρα κάνουν τον έλικα να περιστρέφεται. Είπαμε, θέλει ζεστά χέρια και όχι πολύ ψηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος. Για να το δούμε και σε ένα βίντεο. Βλέπουμε ότι ο έλικας περιστρέφεται ανάλογα με το πόσο ζεστά είναι τα χέρια μας. Τι παρατηρούμε λοιπόν ο θερμός αέρας όπως και το θερμό νερό ανεβαίν προς τα πάνω. Στα υγρά και στα αέρια η θερμότητα μεταφέρεται και με ρεύματα. Το υγρό ή ο αέρας που έχει μεγαλύτερη θερμοκρασία μετακινείται προς τα πάνω μεταφέροντας θερμότητα. Στη μεταφορά θερμότητας με ρεύματα μετακινείται ύλη που μεταφέρει ενέργεια. Είδαμε ότι στη μετάδοση θερμότητας με αγωγή, στη μεταφορά θερμότητας με ρεύματα μετακινείται. Και γι' αυτό και διαφορετική ονομασία. Τώρα μπορούμε να εξηγήσουμε μία ερώτηση που έχει το βιβλίο σας. Με ποιο τρόπο μεταδίδεται ενέργεια από το μάτι της κουζίνας στην κατσαρόλα και πώς μεταφέρεται στις πατάτες τις οποίες θέλουμε να μαγειρέψουμε. Από το μάτι της κουζίνας στην κατσαρόλα μεταδίδεται με αγωγή. Και οι πατάτες θερμένονται μέσα στο νερό, γιατί η θερμότητα μεταφέρεται σε αυτές με ρεύμα. Και πάμε στον τρίτο τρόπο. Στη διάδοση της θερμότητας με ακτινοβολία. Ένα χαρακτηριστικό τέτοιο παράδειγμα είναι ο ήλιος. Η βασικότερη πηγή ενέργειας του πλανήτη μας. Η θερμότητα δεν μπορεί να μεταδοθεί από τον ήλιος στη γη με αγωγή, ούτε να μεταφερθεί με ρεύματα, καθώς ούτε η μετάδοση με αγωγή ούτε η μεταφορά με ρεύματα είναι δυνατή στο κενό. Γι' αυτό λοιπόν η θερμότητα διαδίδεται από τον ήλιος στη γη με ακτινοβολία. Θα κάνουμε ένα πείραμα για να το διαπιστώσουμε. Θα χρησιμοποιήσουμε ένα θερμόμετρο και μια λάμπα. Το θερμόμετρο έχει αρχική θερμοκρασία 22 βαθμοί Κελσίου, θερμοκρασία περιβάλλοντος αυτή τη στιγμή. Θα ανάψουμε τη λάμπα, ώστε να φωτίζει την άκρη του θερμομέτρου. Και θα περιμένουμε λίγα λεπτά για να δούμε τι θα συμβεί. Η λάμπα λοιπόν φωτίζει το θερμόμετρο, έχουμε διάδοση της θερμότητας με ακτινοβολία. Και θα διαπιστώσουμε σε λίγο. Ήδη η θερμοκρασία έχει πάει στους 22 με 23 βαθμούς. Και αν το αφήσουμε περισσότερη ώρα, θα ανέβει περισσότερο. Είναι ήδη στους 24. Τώρα θα δοκιμάσουμε ένα άλλο πείραμα. Αντί με ένα θερμόμετρο, θα χρησιμοποιήσουμε δύο θερμόμετρα, με ίδια αρχική θερμοκρασία περιβάλλοντος και τα δύο δείχνουν 22 βαθμούς κελσίου. Και θα τα τοποθετήσουμε κάτω από τη λάμπα, αφού πρώτα έχουμε βάλει άσπρη ταινία στο ένα θερμόμετρο και μαύρη ταινία στο άλλο. Θα φροντίζουμε να φωτίζονται και τα δύο με τον ίδιο τρόπο από τη λάμπα. Και περιμένουμε να δούμε τι θα συμβεί. Και πάλι θα χρειαστεί να περιμένουμε λίγα λεπτά. Όπως σωστά μαντεύεται, η θερμοκρασία θα αυξηθεί. Θα αυξηθεί όμως με τον ίδιο τρόπο και στα δύο. Μετά από λίγη ώρα βλέπουμε ότι στο θερμόμετρο με τη λευκή ταινία, η θερμοκρασία έχει φτάσει 24 βαθμούς κελσίου, ενώ με τη μαύρη ταινία είναι κοντά στους 28. Και αν συνεχίσουμε να θερμαίνουμε τα θερμόμετρα με ακτινοβολία από τη λάμπα, η θερμοκρασία τους θα συνεχίσει να ανεβαίνει. Τι παρατηρούμε λοιπόν? Παρατηρούμε ότι η τιμή της θερμοκρασίας αυξάνεται και στα δύο θερμόμετρα, όμως αυξάνεται περισσότερο στο θερμόμετρο με τη μαύρη ταινία. Θα δούμε και το πείραμα με τη βοήθεια της θερμοκάμερας, όπως είπαμε. Εδώ είναι τα δύο θερμόμετρα, έχουμε ανάψει τη λάμπα, θερμοκρασία περιβάλλοντος περίπου 21 βαθμούς κελσίου, και εδώ είναι που έχει ξεκινήσει μετά από λίγη ώρα να θερμένεται η μαύρη ταινία του ενός θερμομέτρου, ενώ δεν βλέπουμε κάτι αντίστοιχο στη λευκή ταινία. Διακρίνεται το θερμόμετρο και η ταινία, αλλά δεν βλέπουμε να έχει αυξηθεί η θερμοκρασία. Μετά από λίγη ώρα βλέπουμε ότι έχει αυξηθεί η θερμοκρασία στη μαύρη ταινία του ενός θερμομέτρου, και ξεκινάει να αυξάνεται η θερμοκρασία και στη λευκή ταινία και ακόμη περισσότερο. Το συμπέρασμά μας είναι ότι η θερμότητα διαδίδεται και με ακτινοβολία. Η θερμότητα που απορροφά ένα σώμα εξαρτάται από το χρώμα του. Τα σκουρόχρωμα σώματα απορροφούν περισσότερη ενέργεια από τα ανοιχτόχρωμα. Τώρα μπορούμε να απαντήσουμε και στην ερώτηση του βιβλίου σας, που έχει δύο αυτοκίνητα, ένα λευκό και ένα μαύρο, και ρωτάει γιατί το καλοκαίρι τα σκουρόχρωμα αυτοκίνητα θερμένονται περισσότερο από τα ανοιχτόχρωμα. Τα σκουρόχρωμα αυτοκίνητα θερμένονται περισσότερο επειδή οι σκουρόχρωμες επιφάνειες απορροφούν περισσότερη θερμότητα από τις ανοιχτόχρωμες. Το ίδιο ισχύει και για τα ρούχα. Σίγουρα θα έχετε ακούσει, το καλοκαίρι όταν έχει πολύ ζέστη, να φοράμε ανοιχτόχρωμα ρούχα και όχι σκουρόχρωμα. Αυτός είναι ο λόγος. Θερμότητα όμως δεν ακτινοβολεί μόνο ήλιος. Όλα τα σώματα, ανάλογα με τη θερμοκρασία τους και τη φύση της επιφάνειάς τους, ακτινοβολούν θερμότητα. Για παράδειγμα, η φωτιά στο τζάκι, το σώμα του καλοριφέτ, το νιώθουμε ότι μεταδίδει, μεταφέρει θερμότητα, ουσιαστικά έχουμε θερμότητα με ακτινοβολία. Και πολλά μαγαζιά χρησιμοποιούν λάμπες, ίσως έχετε δει, που φωτίζουν τα τρόφωμα για να παραμένουν ζεστά. Για να δούμε πώς ερμηνεύεται αυτό. Κατά τη μετάδοση λοιπόν της θερμότητας με αγωγή, τα μόρια του σώματος που βρίσκονται σε περιοχές με υψηλότερη θερμοκρασία, μεταδίδουν τη θερμότητα σε γειτονικά τους μόρια, που βρίσκονται σε περιοχές με χαμηλότερη θερμοκρασία. Όταν στα υγρά και στα αέρια υπάρχουν περιοχές με διαφορετική θερμοκρασία, τα μόρια μετακινούνται από τις περιοχές με τη μεγαλύτερη προς τις περιοχές με τη μικρότερη θερμοκρασία. Κατά τη μετακίνησή τους μεταφέρουν ενέργεια. Μακροσκοπικά αυτή τη μετακίνηση την αντιλαμβανόμαστε ως ρεύματα. Και η διάδοση της θερμότητας με ακτινοβολία γίνεται με ηλεκτρομαγνητικά κύματα, που σε αντίθεση με το φως δεν είναι ορατά. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία διαδίδεται και στο κενό. Τώρα μπορούμε να βρούμε κάποιες εφαρμογές αυτών των τρόπων διάδοσης της θερμότητας, όπως για παράδειγμα τα θαλάσσια ρεύματα. Θα σας έχει τύχει κάποια φορά όταν κολυμπάτε, ειδικά στα πιο βαθιά νερά, να νιώσετε ότι το νερό από κάτω είναι ζεστό σε μια περιοχή. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το ρεύμα του κόρπου του Μεξικού, που επηρεάζει πολύ και το κλίμα κάποιων περιοχών. Για να δούμε τι συμβαίνει. Ήδη υπάρχει μεγαλύτερη ηλιοφάνεια και το νερό της θάλασσας, απορροφώντας ενέργεια από τον ήλιο, θερμαίνεται σε υψηλότερες θερμοκρασίες από άλλες περιοχές. Το θερμό αυτό νερό ρέγει φορονοτολικά προς την Ευρώπη, όπου η θερμοκρασία της θάλασσας είναι χαμηλότερη. Αυτό έχει ω συνέπεια να μεταφέρεται η θερμότητα προς αυτές τις περιοχές και το κλίμα να είναι υπιότερο. Μια άλλη εφαρμογή, όπου η ροή της θερμότητας γίνεται συγχρόνος με περισσότερους από έναν τρόπο, είναι ο ηλιακός θερμοσύφωνας. Βλέπουμε μια φωτογραφία και δίπλα ένα σχέδιο ενός αυτοσχέδιου θερμοσύφωνα, κυρίως για να δούμε ότι εδώ μέσα στο εσωτερικό του υπάρχει σωλήνα που περνάει νερό. Μπροστά από αυτή τη σκουρόχρωμη επιφάνεια βρίσκεται αυτός ο σωλήνας. Η επιφάνεια είναι σκουρόχρωμη για να απορροφά περισσότερη θερμότητα και το νερό μέσα στο σωλήνα θερμένεται και στη συνέχεια η θερμότητα μεταφέρεται με ρεύματα στο δοχείο όπου και αποθηκεύει το ζεστό νερό. Ταινοβολή θερμότητα και το νερό του ηλιακού θερμοσύφωνα θερμένεται. Ανεβαίνει δηλαδή η θερμοκρασία του. Όταν το ζεστό νερό κυκλοφορήσει στο σωλήνα στο σπιτιού μας και μεταφερθεί στην πανιέρα μας, ζεσταίνει και εμάς. Μια άλλη εφαρμογή και των τριών τρόπων μετάδοσης της θερμότητας είναι το σύστημα κεντρικής θέρμασης με το οποίο ξεκινήσαμε αυτό το μάθημα. Καίγοντας πετρέλεο, θερμένουμε με αγωγή το νερό του λεύιτα που είναι από μέταλλο. Το θερμό νερό ανεβαίνει με ρεύματα μέσα από τις ολινώσεις και διοχετεύεται μέσα στα σώματα. Εκεί η θερμότητα μεταδίδεται με αγωγή στο εξωτερικό των σωμάτων και στη συνέχεια θερμένει τα δωμάτια και με ακτινοβολία και με θερμά ρεύματα του αέρα που δημιουργούνται. Και μια ερώτηση για να δούμε κατά πόσο θυμάστε αυτά που συζητήσαμε σήμερα. Σε ποια από τις δύο περιπτώσεις δεν έχουμε εξοικονόμηση ενέργειας? Σωστά μαντέψατε στην περίπτωση με το ανοιχτό παράθυρο. Για να δούμε όμως γιατί το ανοιχτό παράθυρο προκαλεί την ελάτωση της θερμοκρασίας του δωματίου με ρεύματα θερμού αέρα που δημιουργούνται και τον οδηγούν έξω. Αυτό σημαίνει επιπλέον λειτουργία του θερμαντικού σώματος που κοστίζει σε χρήματα αλλά και επιβαρύνει το περιβάλλον. Και θα κλείσουμε με μία ερώτηση που εύκολα μπορούν να την απαντήσουν όσοι έχουν σκύλος στο σπίτι τους. Από το που και πώς κάθεται ο σκύλος μπορείς να καταλάβεις αν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι υψηλή ή χαμηλή. Στη μία περίπτωση είναι κουλουριασμένος και πάνω σε ένα χαλάκι και στη δεύτερη περίπτωση είναι ξαπλωμένο στο πάτωμα και όσο πιο απλωτά μπορεί. Όσοι έχουμε σκύλου καταλαβαίνουμε ότι ο σκύλος είναι κουλουριασμένος πάνω στο ύφασμα όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι χαμηλή. Έτσι περιορίζει την απώλεια θερμότητας από το σώμα του προς το περιβάλλον, είτε με αγωγή προς το πάτωμα, αφού το ύφασμα είναι κακός αγωγός της θερμότητας, είτε με ακτινοβολία, αφού περιορίζει την επιφάνεια του σώματος του. Αντίθετα, ο σκύλος κάθεται απλωμένος στο πάτωμα όταν η θερμοκρασία είναι υψηλή, γιατί έτσι διευκολύνει τη θερμότητα να μεταδίδεται με αγωγή στο πάτωμα, που είναι καλός αγωγός και με ακτινοβολία από όλα τα σημεία του σώματος του προς το περιβάλλον. Βλέπουμε λοιπόν ότι ακόμα και τα σκυλιά, παρότι δεν γνωρίζουν τους κανόνες της φυσικής όπως εμείς, μια χαρά μπορούν να τους εφαρμόζουν. Και εδώ φτάνουμε στο τέλος του σημερινού μαθήματος. Δημηθήκαμε τη θερμότητα, τη θερμοκρασία, τους τρόπους διάδοσης της θερμότητας, με αγωγή, με ρεύματα, με ακτινοβολία και μπορείτε να συνεχίσετε να φτιάξετε τις δικές σας κατασκευές, τα δικά σας φιδάκια, να τα χρωματίσετε, να περάσετε δημιουργικά τον χρόνο σας και να συνεχίσουμε να μελετάμε τα φαινόμενα γύρω μας και να βρείτε και καινούργιες εφαρμογές, αυτών που μάθαμε σήμερα. Καλή συνέχεια! |
