Τομέας 09
Θερμική μηχανική
Πώς διαδίδεται η θερμότητα και πώς να την κρατάτε μέσα ή έξω
Η θερμική μηχανική ασχολείται με τη θερμότητα: πώς ρέει από τα θερμότερα σώματα προς τα ψυχρότερα και πώς οι μηχανικοί χρησιμοποιούν τα υλικά, τη θερμομόνωση και το σχήμα για να κρατούν ένα σπίτι ζεστό, ένα ρόφημα δροσερό ή για να μην υπερθερμαίνεται μια μηχανή.
Σε ποιους ταιριάζει
Παιδιά που αναρωτιούνται γιατί ένα μεταλλικό κουτάλι ζεσταίνεται μέσα στο τσάι, και μαθητές που τους αρέσουν τα πειράματα με υλικά της καθημερινής ζωής.
Τι θα μάθετε
- Πώς η θερμότητα μεταδίδεται από ένα θερμότερο σώμα σε ένα ψυχρότερο
- Γιατί ορισμένα υλικά είναι καλοί αγωγοί της θερμότητας ενώ άλλα είναι θερμομονωτικά
- Πόσο γρήγορα ζεσταίνονται και κρυώνουν τα σώματα και από τι εξαρτάται αυτό
- Πώς οι μηχανικοί επιλέγουν υλικά με βάση τις θερμικές τους ιδιότητες
Παραδείγματα πειραμάτων
-
Θερμάνετε τη μία άκρη ράβδων από διαφορετικά υλικά και συγκρίνετε πόσο γρήγορα ζεσταίνεται η άλλη άκρη.
-
Τυλίξτε ένα εικονικό φλιτζάνι με διαφορετικές θερμομονωτικές στρώσεις και δείτε πόση ώρα μένει ζεστό το ρόφημα.
-
Αλλάξτε το πάχος ενός τοίχου και συγκρίνετε πόση θερμότητα περνά μέσα από αυτόν.
Τι μπορείτε να κατασκευάσετε
-
Ένα φαγητοδοχείο με καλή θερμομόνωση
-
Ένας τοίχος που κρατά ένα δωμάτιο ζεστό
-
Μια απλή ψύκτρα για ένα ηλεκτρονικό εξάρτημα
Αυτά τα παραδείγματα δείχνουν το είδος της δουλειάς σε αυτόν τον τομέα. Τα μαθήματα που δημοσιεύονται μπορεί να διαφέρουν.
Τι απλοποιεί η προσομοίωση
- Η μετάδοση της θερμότητας υπολογίζεται με απλοποιημένα εκπαιδευτικά μοντέλα και λίγες ιδιότητες για κάθε υλικό.
- Η κίνηση του αέρα και το ηλιακό φως απλοποιούνται· τα πραγματικά κτίρια και οι μηχανές είναι πιο σύνθετα και χρειάζονται έλεγχο από επαγγελματίες.
Κάθε προσομοίωση απλοποιεί την πραγματικότητα. Το να ξέρετε με ποιον τρόπο το κάνει είναι μέρος της εκμάθησης της επιστήμης του μηχανικού.
Σύνδεση με σχολικά μαθήματα
Φυσική (θερμότητα και θερμοκρασία), χημεία (υλικά), γεωγραφία (κλίμα), σχεδιασμός και τεχνολογία
Σύνδεση με άλλους τομείς
Η θερμική μηχανική συνδέεται με τις κατασκευές και τα υλικά, με τα ηλεκτρικά κυκλώματα (τα εξαρτήματα ζεσταίνονται) και με τα συστήματα ελέγχου (θερμοστάτες).
Καλό να ξέρετε
Ένα θερμός κρατά τα ροφήματα ζεστά ή κρύα επειδή περιορίζει κάθε τρόπο με τον οποίο μπορεί να διαδοθεί η θερμότητα.