Як почали вимірювати температуру?
Чи задавалися ви коли-небудь питанням: «Цікаво, наскільки це гаряче?» Або: «Цікаво, наскільки це холодне?» Якщо ви цікавитеся теплотою, то уявіть собі коло питань, пов'язаних з цим явищем, які хочуть прояснити вчені! Але першим кроком науки про теплоту повинно стати питання: як її виміряти? Таким чином, саме життя зажадало винаходу термометра. До речі, «термо» означає «теплота», а «метр» - «міра». Таким чином, термометр - це «вимірник теплоти (або температури)». Основна вимога до термометра: він завжди повинен свідчити однаково при однаковій температурі Італійський вчений Галілей розумів це, коли почав свої експерименти близько І592 року. Йому вдалося зробити різновид термометра, який можна назвати «повітряним термоскопом». Він складався зі скляної трубки й порожнистої кульки, що наповнювалася повітрям. Потім вони нагрівалися, щоб розширити повітря всередині, після чого відкритий кінець трубки вміщувався в яку-небудь рідину, наприклад, у воду. Повітря у трубці по мірі охолоджування стискувалося, і рідина підіймалася по трубці, прагнучи зайняти його місце. Зміні температури спричиняли підвищення або пониження рівня рідини у трубці. Таким чином це був перший «термометр», оскільки він вимірював теплоту. Але відзначте: фактично він фіксував розширення й стиснення повітря у трубці. Неважко тому зрозуміти, що цей термометр не був точним: адже на нього впливали зміни в атмосферному тиску. Сучасний тип термометра використовує для вимірювання температури розширення й стиснення рідини. Ця рідина герметично запаюється у скляній кульці з прикріпленою до неї тонкою трубкою. Підвищення температури примушує рідину розширятися й підійматися по трубці, пониження — стискуватися й опускатися вниз. Градуйована шкала на трубці показує нам температуру. Цей вид термометра був вперше застосований близько 1654 року великим герцогом Тосканським Фердинандом II. Більше дізнайся тут: http://www.znajko.ru Завдання: Знайдіть фото термометра Галілея. Здивуйтесь та розкажіть на уроці про принцип його роботи.=) В яких ще одиницях, крім Цельсій, вимірюється температура? Дізнайся про різні види термометрів та сферу їх використання.
Як вода перетворюється на лід?
Якщо ти спостерігав, як на ставку, озері або річці утворюється лід, ти міг помітити, що спочатку лід з´являється на поверхні води. А тобі не здається, що, якби ставки, озера й ріки замерзали б із дна, а не навпаки, то багато що в нашому житті виглядало б інакше? Змінився б не тільки клімат Землі, а й зовсім зникли б деякі істоти, що живуть у воді! Подивіться, як вода в ставку перетворюється на лід. Коли повітря над ставком охолоджується, воно охолоджує й верхній шар води. Верхні холодні шари води стають важче, чим теплі нижні шари, і вони опускаються вниз. Цей процес триває доти, поки вся вода ставка знизиться до температури +4° С. Але температура повітря знижується! Коли верхні шари води охолоджуються до температури нижче +4° С, вони залишаються на поверхні. Справа в тому, що вода, охолоджена до температури нижче 4° С, стає легшою! Отже, верхні шари води готові до замерзання. Коли температура залишається на рівні точки замерзання 0° С або опускається нижче, починають утворюватися дрібні кристалики. Кожний такий кристал має шість променів. З'єднуючись вони утворять лід, і незабаром на поверхні води утворюється скоринка льоду.
Іноді лід прозорий, іноді – ні. Чому?
Справа в тому, що при замерзанні капель води виділяються маленькі пухирці повітря. Вони прилипають до променів кристалів льоду. Чим більше утвориться кристаликів льоду, тим більше пухирців повітря – от вам і непрозорий лід. Якщо вода під льодом рухається, повітряні пухирці збираються разом, і утвориться прозорий лід. Вода, як і деякі інші речовини, не зменшує свого об'єму при переході з рідкого у твердий стан. Вода при замерзанні розширюється на одну дев'яту свого об'єму, тобто при замерзанні дев'яти літрів води виходить десять літрів твердого льоду! Коли взимку лопаються автомобільні радіатори й водопроводи, це відбувається тому, що вода замерзає й збільшується в об'ємі! Більше дізнайся тут: http://www.znajko.ru Завдання: А чи знаєте ви де найнижча та найвища температура на Землі? Спробуй проаналізувати, які поверхні на дотик в кімнаті холодніші за інші. Чому ртутний термометр треба перед використанням струшувати, а рідинний ні?
Чому йде дощ?
Кожного разу, коли ми дивимося на небо і бачимо величезні темні хмари, ми думаємо, що незабаром почнеться дощ. Іноді ми думаємо, що хмари це єдиний чинник, який визначає, що піде дощ або сніг. Але насправді опади - це результат складного і тривалого процесу. Процес починається, коли Сонце зігріває Землю. Саме це викликає перетворення води в океанах, річках і озерах у водяну пару. Пара перемішується з повітрям. Такий процес називається паротворенням. Паротворення відбувається практично постійно протягом дня. Далі тепле повітря, яке наповнене вологою, підіймається вгору – в небо. Поступово відбувається охолодження повітря. При достатньо низькій температурі воно вже не може підтримувати всю вологу у вигляді пари. Тому частина вологи перетвориться в маленькі кристали льоду або крапельки води, з яких складається хмара. Цей природний процес називають конденсацією. Водяна пара вступає в контакт з пилом і іншими дрібними частинками повітря. Найдрібніша крапелька води формується навколо кожної крихітної частинки, яка принесена вітром з пустель і вулканів. Це дрібні кристали солі з океанів, крихітні шматочки золи від спаленого кам'яного вугілля і багато що інше. Так відбувається через те, що парі необхідна поверхня, на якій вона могла б сконденсуватися. Якщо ж в повітрі зовсім немає або дуже мало частинок пилу, не може відбутися конденсація. Утворенню крапельок сприяють також маленькі кристали льоду і снігу. У хмарі крихітні крапельки поступово ростуть – стають все крупніше і крупніше в міру того, як в них збирається все більше вологи. І, нарешті, краплі стають настільки великими, що більше не можуть утримуватися вгорі повітряними масами, і випадають на землю у вигляді опадів. Опади можуть випасти у вигляді дощу. Дощ – це крапельки води, що падають до нас з хмар, найчастіше, від 5 до 7 міліметрів в діаметрі. Хмара розмірами 1 м3 може містити 790 тонн води у вигляді крапель.
Чому вранці холодно?
На це питання є дві відповіді. Проста. Земля вдень нагрівається, а вночі поступово віддає одержане за день тепло. Повітря ще не прогрілося від земної поверхні, оскільки сама вона ще не прогрілася від сонячного проміння. Повітря прозоре, воно пропускає через себе сонячне проміння і не нагрівається. Проміння ударяється об непрозору земну поверхню і нагріває її, а вже від земної поверхні нагрівається повітря. В результаті цього саме до ранку температура землі мінімальна. Звідси й ранкові заморозки, тумани… Розумна. Температура протягом дня визначається добовим ходом балансу тепла на поверхні землі. Добова амплітуда, тобто різниця найвищої й найнижчої температур, залежить від багатьох чинників: широти, положення місцевості відносно моря – чи представляє дана область сушу, віддалену від моря, або ж близько лежачу до моря місцевість, наприклад, острів. На островах завдяки пом'якшувальному впливу моря амплітуда незначна, ще менш вона на морях, океанах. В глибині материків вона набагато більша, причому величина амплітуди зростає від берегів усередину континенту. В той же час амплітуда залежить і від пори року: влітку вона більша, взимку менша; різниця пояснюється тим, що влітку сонце стоїть вище, ніж узимку, та й тривалість літнього дня набагато більше зимового. На добову амплітуду робить вплив хмарність: вона стримує різницю температур дня й ночі, затримуючи тепло, що випускає земля вночі, і в той же час, стримуючи дію сонячного проміння. Найзначніша добова амплітуда спостерігається в пустелях і на високих плоскогір'ях. Гірські породи пустель, абсолютно позбавлені рослинності, сильно розжарюються протягом дня й швидко випромінюють за ніч усю одержану вдень теплоту. Повітря нагрівається в основному від земної поверхні, над якою він знаходиться. На передачу тепла від нагрітої поверхні повітрю потрібен час. Нагріваючись, повітря розширяється й підіймається. На його місце приходить менш тепле повітря і теж нагрівається, тому тепло розповсюджується на ще більшу висоту. Пополудні, не дивлячись на те що Сонце починає опускатися до горизонту, повітря продовжує одержувати тепло ще протягом двох годин від добре нагрітої поверхні. Потім починається поступове охолоджування поверхні й відповідно пониження температури повітря. Вночі, коли сонячне тепло не поступає, повітря від земної поверхні охолоджується. Правильний добовий хід температури повітря іноді порушується: може похолодати вдень або потепліти до вечора. Також несподівані зміни викликані переміщенням повітря. Наприклад, влітку вторгнення холодних мас повітря з Північного Льодовитого океану викликає похолодання, а взимку – вторгнення теплого повітря з Атлантичного океану – потеплення. Спробуй описати процес утворення туману. Які умови необхідні для його появи?
Чому ми потіємо?
Наше тіло можна вважати постійно працюючою «пічкою». Їжа, яку ми споживаємо, це «паливо», яке організм «спалює». Щодня в цьому процесі в організмі використовуються 2500 калорій. Їх досить, щоб довести до кипіння 23 літри води! Що відбувається з цим теплом в організмі? Якби в тілі не було температурних регуляторів, ми, напевно, відчували б себе паровим казаном. Але відомо, що температура нашого тіла не підвищується (якщо тільки ми не хворі), а тримається на середній відмітці 36,6 градусів за Цельсієм. Потовиділення – один з шляхів збереження нашої «пічки» при нормальній температурі. Коли рідина випаровується, вона забирає тепло. Наприклад, після ванни нам прохолодно, оскільки вода, дотична з нашою теплою шкірою, швидко випаровується і охолоджує нас. Таким чином, потовиділення – це частина процесу охолоджування тіла. Піт подібний зливі, яка зсередини зрошує тіло. Рідина витікає через мільйони крихітних отворів в шкірі у формі найдрібніших крапельок. І ці крихітні крапельки можуть дуже швидко випаруватися і охолодити тіло, коли це необхідно. В дні підвищеної вологості ми страждаємо, оскільки вода з нашої шкіри не може легко випаровуватися. Тому ми використовуємо вентилятори, щоб розігнати вологе повітря і полегшити випаровування нашого поту.