Tocchiamo i diversi oggetti: "sentiremo" temperature diverse, in realtà i termometri a cristalli liquidi posti sopra ogni piastrella ci dicono che sono tutte alla stessa temperatura, quella dell'ambiente circostante.
Il fenomeno si spiega con la diversa "conducibilità termica" dei vari materiali, infatti la nostra sensazione di caldo o freddo al tatto deriva anche dalla velocità con cui il corpo toccato cede o assorbe calore dal nostro corpo.
Questo ci fa dire che un corpo con grande conducibilità, come una piastra di rame, sembra più freddo della tavoletta di legno
Il papero bevitore illustra la conversione di energia termica in energia meccanica.
L'uccello consiste di due alloggiamenti di vetro vuoti (testa e parte inferiore) che sono accoppiati da un doppio tubo di vetro.
Il tubo esterno fornisce il supporto meccanico ed il tubo interno termina nell'alloggiamento inferiore sotto la superficie di un liquido colorato la cui tensione di vapore sia adeguatamente alta.
La testa dell'uccello è ricoperta di materiale assorbente che viene bagnata con acqua in modo che cominci a raffreddarsi per evaporazione.
Ciò fornisce la differenza di temperatura fra la testa e la coda necessaria per fare funzionare il motore termico.
Mentre la testa si raffredda, il liquido colorato risale nel tubicino interno dalla parte inferiore dell'uccello attraverso il collo fino alla testa, spostando gradualmente il centro di gravità verso la testa.
La testa appesantita fa inclinare il papero in avanti, fino a tuffare il becco nel bicchiere pieno di acqua (così facendo mantiene il capo umido e permette a questo di raffreddarsi più velocemente della coda).
Due fialette contenenti acqua: una è aperta, l'altra è sigillata.
Avvicinando un accendino alla prima si ha solo un modesto riscaldamento dell'acqua, mentre l'acqua nella seconda fialetta si mette immediatamente a bollire.
Questa esperienza spiega il fenomeno della variazione della temperatura di ebollizione con la pressione, e introduce al concetto di tensione di vapore.
Nella fialetta sigillata è stata molto diminuita la pressione dell'aria mentre quella aperta è sottoposta alla normale pressione atmosferica.
Piccola esperienza per mostrare il fenomeno del sottoraffreddamento dei liquidi.
vengono utilizzate delle fialette sigillate di acqua piuttosto pura che sono conservate in un congelatore.
Quando vengono estratte, si vede chiaramente che l'acqua è ancora liquida, ma ghiaccia rapidamente scuotendo il contenitore.
Facciamo danzare alcune gocce d'acqua sulla piastra di un fornello elettrico.
Questo fenomeno è possibile grazie al cosiddetto effetto Leidenfrost: appena la goccia tocca la piastra il suo strato più esterno evapora creando una sorta di cuscino d'aria che impedisce alla goccia stessa di toccare la piastra, rallentando la trasmissione di calore, e diminuendo l'attrito fra goccia e piastra.
Le gocce così sembrano danzare sopra la piastra.
La pressione influenza anche la temperatura di congelamento dell'acqua.
Un filo sottile viene posizionato a cavallo di un cubetto di ghiaccio e al filo viene applicato un peso:
la forte pressione locale provocata dal filo si traduce in una diminuzione del punto di congelamento dell'acqua che quindi, localmente, si scioglie lasciando passare il filo.
Appena il filo è passato e la pressione diminuisce, l'acqua che ha mantenuto una temperatura di circa -3 gradi, ritorna ad essere ghiaccio.
Risultato: il filo attraversa il cubetto, ma alla fine il cubetto di ghiaccio è ancora intero!
L'esperienza vuole presentare il principio di funzionamento della cella di Peltier.
Nel 1834 i fisico francese Jean Cherles Peltier scoprì il fenomeno di trasferimento di calore tra due superfici in presenza di una tensione continua.
La moderna cella di Peltier sfrutta questo fenomeno e ne esalta l'effetto grazie all'uso materiali semiconduttori opportunamente accoppiati.
Queste celle di Peltier sono oggi impiegati in sistemi di riscaldamento/raffreddamento e di termostasi.
Scopriamo cosa sono i cristalli liquidi