¿Cuáles son algunas ilustraciones creativas de la naturaleza de las fuerzas disipativas?

Answer 1

El experimento original de Joule sobre este tema es bastante clásico y sería fácil de recrear. Utilizó una rueda de paletas impulsada por un peso que cae para introducir energía en un recipiente con agua, luego midió su temperatura. Este fue el primer trabajo en mostrar la equivalencia del trabajo mecánico y el calor, y en este sentido, se pueden ver los grados microscópicos de libertad representados estadísticamente por la temperatura del agua.

Puede ver imágenes y dibujos del aparato de Joule en su página de Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Jam…

¿Es ese el tipo de cosas que estás pensando?

Editar (de los comentarios):

Aquí hay una idea.

Obtenga una mesa de air hockey y un montón de discos (tal vez incluso use fichas de póker porque son más pequeñas y fáciles de conseguir). Pon un grupo al azar en movimiento sobre la mesa: estas son tus moléculas con grados microscópicos de libertad.

Luego toma algo grande (algo al menos un orden de magnitud mayor que las fichas de póker) de un extremo de la mesa y dale un empujón. A medida que viaja a la masa de las fichas de póker, estas deberían absorber notablemente la energía de la gran cosa y el aumento resultante en la “temperatura” de las fichas debería ser obvio (para algunos valores de cuán grande es la gran cosa, qué tan rápido las fichas comenzar a moverse, y qué tan duro empujas la gran cosa).

Y hágalo todo en una mesa de air hockey para mantener el sistema lo más aislado posible de las fuerzas disipativas reales.

Answer 2

Todo lo que realmente puedo contribuir es que hice una demostración de hace aproximadamente un mes para niños de 10-15 años sobre el movimiento browniano que realmente funcionó bastante bien, por lo que tal vez pueda considerar esta configuración si cambia de opinión sobre las demostraciones de movimiento browniano.

Cuentas de poliestireno (o sílice) de 3-5 micras en agua, en portaobjetos de microscopio de vidrio que los estudiantes pueden preparar ellos mismos (para que sepan que no los está duplicando). Las cuentas están marcadas con un químico fluorescente, por lo que brillan en verde bajo una luz UV / azul. El resto es un microscopio, una cámara de circuito cerrado de televisión conectada al ocular del microscopio (con una óptica adecuada que incluye paso de banda o filtro de paso largo) en la que aparecen las pequeñas esferas brillantes en tiempo real, lo cual es bastante emocionante si nunca lo has visto antes. Las fuerzas de doble capa mantienen las cuentas levitadas, por lo que puede observarlas cada una realizando sus propias pequeñas caminatas aleatorias. Puede introducir una variedad de cuentas de diferentes tamaños para demostrar las diferencias en sus coeficientes de difusión en el agua, los estudiantes pueden aprender algunas técnicas básicas de microscopio y hablar sobre la energía térmica. Ganar ganar ganar.

Answer 3

Así que tengo dos ideas para ti.

Uno involucra osciladores químicos, como los sistemas BZ o Oregonator, donde puede ver las reacciones oscilar entre mínimos antes de finalmente establecerse en equilibrio.

El otro es un ingenioso experimento mental que involucra bombas de calor y sistemas de dos niveles. Puedo detallarlo, pero ¿te sientes cómodo con que jueguen ese tipo de cosas (es demasiado complicado)?