Презентация Калейдоскоп тепловых явлений Презентация подготовлена учеником 8 класса «А» МОУ Аннинский лицей Свистовым Сергеем 2008 онлайн

Содержание слайда: Калейдоскоп тепловых явлений Презентация подготовлена учеником 8 класса «А» МОУ Аннинский лицей Свистовым Сергеем 2008

Содержание слайда: Десять вопросов – десять ответов о снеге О необъятная страна, Необозримая страна. И для тебя нашлась одежда, Никем не сшитая она, Как бы безбрежный дивный сон Вдруг успокоенной земли – Вокруг на десять тысяч ли Невиданная белизна. Цюй Цюбо, «Снега России»

Содержание слайда: Наблюдая каждой зимой заснеженные поля, леса, городские улицы, площади, скверы, мы поневоле привыкаем к снегу и начинаем воспринимать его как нечто хорошо знакомое. Но так ли уж хорошо мы с ним знакомы?

Содержание слайда: Вопрос 1 Чему равна масса снежинки и масса всего снега?

Содержание слайда: Отдельная снежинка имеет маленькую массу — порядка миллиграмма. Отдельная снежинка имеет маленькую массу — порядка миллиграмма. Однако масса всего «пухового одеяла» которое образуют упавшие на землю мириады снежинок, оказывается весьма солидной. Когда в Северном полушарии зима подходит к концу, общая площадь земного снежного покрова достигает 108 км2 (20% поверхности земного шара). Масса этого покрова равна примерно 1,35 ∙1016 кг (13500 млрд. т).

Содержание слайда: Вопрос 2 Почему свежевыпавший снег белый?

Содержание слайда: Свет, падающий на какое-либо вещество, частью поглощается в нём, а частью отражается. Кроме того, свет может частично проходить сквозь вещество (если оно в какой-то мере прозрачно). Свет, падающий на какое-либо вещество, частью поглощается в нём, а частью отражается. Кроме того, свет может частично проходить сквозь вещество (если оно в какой-то мере прозрачно). Как правило, поглощение света различными веществами сильно зависит от длины волны, именно поэтому мы видим все вокруг в цвете. Предположим, например, что рассматриваемый объект поглощает почти весь оптический диапазон длин волн и отражает лишь красные лучи; ясно, что такой объект освещаемый солнечным светом, будет представляться нам красным. Если объект поглощает лучи всех длин волн и практически ничего не отражает, то он выглядит чёрным. Если же, наоборот, объект практически все лучи отражает, он выглядит белым. Именно таков свежевыпавший снег; он отражает более 90% падающих на него солнечных лучей.

Содержание слайда: Падая на поверхность снега, солнечные лучи сравнительно легко проникают внутрь снеговых льдинок, находящихся вблизи поверхности. Проникнуть глубже в снег лучам не даёт полное внутреннее отражение от многочисленных поверхностей, отделяющих льдинки от воздуха, который заполняет внутренние поры в снегу. Падая на поверхность снега, солнечные лучи сравнительно легко проникают внутрь снеговых льдинок, находящихся вблизи поверхности. Проникнуть глубже в снег лучам не даёт полное внутреннее отражение от многочисленных поверхностей, отделяющих льдинки от воздуха, который заполняет внутренние поры в снегу. Когда эти поры исчезают (при образовании монолитного льда или в результате заполнения талой водой), отражение света существенно уменьшается в этом случае значительная часть солнечных лучей проникает достаточно глубоко внутрь покрова и там поглощается.

Содержание слайда: Связь белизны с явлением полного внутреннего отражения света можно видеть на многих примерах. Связь белизны с явлением полного внутреннего отражения света можно видеть на многих примерах. Раздробите на морозе кусок льда— и вы получите белый порошок. Взгляните на лужу, подернутую ледяной корочкой: она везде темная, но там, где подо льдом оказался воздушный пузырь, она белая. Проследите за падающей снежинкой. Вот она упала на вашу ладонь и тут же, еще не растаяв, утратила свою белизну — воздушные промежутки между снежинкой и поверхностью ладони оказались заполненными талой водой.

Содержание слайда: Вопрос 3 Почему снег со временем темнеет?

Содержание слайда: Снег темнеет прежде всего потому, что на нем осаждаются пыль и сажа, имеющиеся в воздухе. Снег темнеет прежде всего потому, что на нем осаждаются пыль и сажа, имеющиеся в воздухе. Но дело не только в этом. Потемнение снега означает, что он стал меньше отражать солнечных лучей и, значит, больше поглощать их. Оттепели и движение водяных паров из глубины снежного покрова к его поверхности — всё это приводит к заполнению воздушных пор поверхностного слоя талой водой и льдом, приводит к уплотнению этого слоя и к образованию наста. В результате усиливается проникновение солнечных лучей в глубь снежного покрова, возрастает поглощение света внутри покрова — снег ещё более темнеет. Весной увлажнение снега и загрязнение его поверхности уменьшают долю света, отражаемого снежным покровом, до 30%. То есть, за период с выпадения снега до весеннего таяния отражающая способность снежного покрова снижается более чем в З раза.

Содержание слайда: Вопрос 4 Почему зимой холодно?

Содержание слайда: Снег выпадает из-за похолодания, вызванного тем, что ежегодно в течение нескольких месяцев те или иные области земной поверхности получают меньше энергии от Солнца. В свою очередь, выпадение снега приводит к еще большему сокращению получаемой от Солнца энергии и, следовательно, способствует усилению зимних холодов. Снег выпадает из-за похолодания, вызванного тем, что ежегодно в течение нескольких месяцев те или иные области земной поверхности получают меньше энергии от Солнца. В свою очередь, выпадение снега приводит к еще большему сокращению получаемой от Солнца энергии и, следовательно, способствует усилению зимних холодов. Свежевыпавший снег отражает более 90% солнечных лучей, а свободная от снега суша отражает только 10-20% солнечного света. Отсюда видно, насколько меньше энергии получает Земля от Солнца благодаря высокой отражающей способности снежного покрова. Снежное покрывало спасает от морозов растения и диких животных, свежий снег благодаря обилию в нем воздушных пор обладает высокими теплоизоляционными свойствами.

Содержание слайда: Вопрос 5 Почему снег в мороз скрипит под ногами?

Содержание слайда: Скрип снега - это шум от раздавливаемых льдинок. Чем сильнее мороз, тем более твердыми и хрупкими делаются снеговые льдинки и поэтому более высоким становится тон скрипа. Скрип снега - это шум от раздавливаемых льдинок. Чем сильнее мороз, тем более твердыми и хрупкими делаются снеговые льдинки и поэтому более высоким становится тон скрипа. Проводились специальные акустические измерения при 6°С (слабый мороз) и при -20° С (сильный мороз). В слабый мороз скрип снега характеризуется частотами в интервале примерно 200-400 Гц. В сильный же мороз, наряду с увеличением силы звука, наиболее «сильный» звук возникает при частоте 1000-1500 Гц.

Содержание слайда: Вопрос 6 Как образуется сосулька?

Содержание слайда: Представим себе солнечный зимний день, лёгкий мороз (температура воздуха всего на несколько градусов ниже нуля). Солнечные лучи падают почти отвесно на покрытый снегом скат крыши и неплохо прогревают его. Представим себе солнечный зимний день, лёгкий мороз (температура воздуха всего на несколько градусов ниже нуля). Солнечные лучи падают почти отвесно на покрытый снегом скат крыши и неплохо прогревают его. Под снегом образуется талая вода, она стекает по скату крыши и достигает ее края. Там и начинают расти сосульки. Для простоты будем считать, что сосулька растёт скачками хотя на самом деле этот процесс непрерывен. Вот с края крыши начинает стекать крупная водяная капля. Она не может сразу оторваться и полететь вниз - мешает поверхностное натяжение воды.

Содержание слайда: Капля как бы находится внутри поверхностной пленки, которая постепенно вытягивается и, уступая тяжести капли, все более провисает. А пока это происходит капля замерзает, теперь с края крыши свешивается надежно примерзший к нему кусочек льда, имеющий характерную форму. Капля как бы находится внутри поверхностной пленки, которая постепенно вытягивается и, уступая тяжести капли, все более провисает. А пока это происходит капля замерзает, теперь с края крыши свешивается надежно примерзший к нему кусочек льда, имеющий характерную форму. Следующая капля быстро стекает по уже замерзшей капле к самой нижней её точке и, провиснув, замирает. Вот-вот сила тяжести одолеет силу поверхностного натяжения и капля полетит вниз, но этого не происходит. Новая капля, как и предыдущая, замерзает, так и не оторвавшись от крыши. Такова же судьба и последующих капель. Все они последовательно намерзают одна на другую, в результате чего и образуется сосулька

Содержание слайда: Вопрос 7 Почему снег задерживается на ветвях деревьев?

Содержание слайда: Попробуйте сыпать песок на ветку дерева, лишённую листьев. Он на ней практически не задержится и почти целиком просыплется вниз на землю. Попробуйте сыпать песок на ветку дерева, лишённую листьев. Он на ней практически не задержится и почти целиком просыплется вниз на землю. В отличие от песка, снег может накапливаться на голых ветвях, образуя подчас такие тяжёлые шапки, что обламываются ветви. Снеговые наросты на деревьях образуются при снегопаде в тихую погоду, когда температура воздуха близка к 0° С.

Содержание слайда: В этих условиях довольно интенсивно идут разнообразные процессы внутри снега: подтаивание и замерзание, испарение и кристаллизация. Они приводят к образованию связей между упавшими снежинками и поверхностью ветвей, а также между самими снежинками. В этих условиях довольно интенсивно идут разнообразные процессы внутри снега: подтаивание и замерзание, испарение и кристаллизация. Они приводят к образованию связей между упавшими снежинками и поверхностью ветвей, а также между самими снежинками. Первые снежинки подтаивают и примерзают к ветвям, образуя на них тонкую наледь. Последующие снежинки примерзают уже к этой наледи. Так постепенно на ветвях нарастают большие снежные шапки, способные удерживаться даже при несильных порывах ветра

Содержание слайда: Вопрос 8 Почему положенная на снег деревянная доска оказывается при оттепели как бы на снежном столбике, тогда как металлическая пластина еще глубже уходит в снег?

Содержание слайда: Обычно к весне и снежный покров, и долго находившиеся на нём различные предметы становятся одинаково грязными, поэтому все они практически одинаково отражают (а значит, и поглощают) солнечные лучи. От нагреваемой солнечными лучами поверхности снега вглубь, по направлению к более холодному земляному грунту будет передаваться теплота. Скорость ее передачи тем выше, чем больше теплопроводность поверхностных слоев снежного покрова. Обычно к весне и снежный покров, и долго находившиеся на нём различные предметы становятся одинаково грязными, поэтому все они практически одинаково отражают (а значит, и поглощают) солнечные лучи. От нагреваемой солнечными лучами поверхности снега вглубь, по направлению к более холодному земляному грунту будет передаваться теплота. Скорость ее передачи тем выше, чем больше теплопроводность поверхностных слоев снежного покрова. Теплопроводность слежавшегося снега в 5-8 раз больше теплопроводности деревянной доски, поэтому вокруг доски снег будет таять быстрее, чем под доской. В результате доска через некоторое время оказывается лежащей на своеобразном снежном столбике, возвышающемся над остальной поверхностью снега. Можно сказать, что доска в данном случае выступает в роли хорошего теплоизолятора, она предохраняет находящийся под ней снег от быстрого таяния. Иное дело, когда на поверхности снега находится металлическая пластина. Теплопроводность пластины примерно в 100 раз больше теплопроводности слежавшегося снега, поэтому снег под пластиной будет таять быстрее, чем на открытом месте.

Содержание слайда: Вопрос 9 Почему образуется лунка в снегу у подножия дерева?

Содержание слайда: Подобные лунки образуются у подножия деревьев ранней весной, а также после кратковременных зимних оттепелей. Подобные лунки образуются у подножия деревьев ранней весной, а также после кратковременных зимних оттепелей. На первый взгляд причина их возникновения очень проста. В течение погожего весеннего или зимнего дня солнечные лучи хорошо прогревают ствол дерева, чему способствует тёмный цвет его поверхности и то, что лучи низко стоящего солнца падают на поверхность ствола почти перпендикулярно. Теплопроводность дерева очень низкая, поэтому оно относительно медленно отдает теплоту. Примыкающие к стволу участки снежного покрова под действием этой теплоты постепенно подтаивают, и в результате формируется снежная лунка. С южной стороны, где ствол дерева получает больше солнечного света (в Северном полушарии) глубина лунки обычно больше — ведь южная сторона дерева прогревается сильнее.

Содержание слайда: Является ли приведённое объяснение исчерпывающим? Является ли приведённое объяснение исчерпывающим? Оно не объясняет, почему у подножия деревянных столбов снежные лунки, как правило, меньше или вообще отсутствуют. Дело в том, что весной и во время зимних оттепелей дерево как бы «просыпается» — от его корней к ветвям начинают свое движение внутренние соки. Вместе с ними ствол дерева и ветви получают теплоту от подземных слоев, пронизанных корнями. Таким образом, ствол дерева нагревается не только извне (за счет поглощения энергии солнечных лучей), но и изнутри (благодаря подъему соков по капиллярам внутри ствола).

Содержание слайда: Вопрос 10 Как слепить прочный снежок?

Содержание слайда: Надо взять горсть снега и покрепче сжать её в ладонях. Надо взять горсть снега и покрепче сжать её в ладонях. Ну, а почему же при этом образуется снежок? И на этот вопрос готов ответ: при сжатии снег уплотняется. Почему же в таком случае не удается слепить снежок в морозный день? Если термометр показывает, скажем, -10 °С, то как бы сильно вы ни сжимали горсть снега, она не превратится в плотный снежок. В чем же дело? Многие правильно отвечают, что снег должен быть мокрым, для чего необходимо, чтобы его температура была близка к 0 °С. Когда мы сжимаем такой снег, образуется некоторое количество воды. Вода заполняет воздушные промежутки внутри снега и, подмерзая, образует довольно прочные ледяные связи. Нам остается выяснить, почему же при сжимании в ладонях не слишком холодного снега образуется вода. На это часто отвечают так: снег под давлением тает.

Содержание слайда: Действительно, температура плавления льда с увеличением давления понижается. В этом проявляется одна из особенностей льда - ведь у большинства веществ температура плавления понижается не с увеличением давления, а с уменьшением его. Действительно, температура плавления льда с увеличением давления понижается. В этом проявляется одна из особенностей льда - ведь у большинства веществ температура плавления понижается не с увеличением давления, а с уменьшением его. Однако роль указанного эффекта невелика: повышение давления на одну атмосферу понижает температуру плавления льда (иначе говоря, температуру таяния снега) лишь на 0,0075 0° С. Чтобы эта температура понизилась всего на один градус, требуется давление более 130 атм. Такого давления при помощи ладоней не создать. Так что одного только таяния снега под давлением в данном случае недостаточно.

Содержание слайда: Причин образования воды в сжимаемом ладонями снежке может быть несколько. Причин образования воды в сжимаемом ладонями снежке может быть несколько. Когда мы сжимаем в голых руках снежок, то происходит передача теплоты от наших ладоней к снежку. При сжимании снежка уменьшается общий объем внутренних пор, и часть насыщенных водяных паров, заполнявших эти поры, конденсируется. Наконец, может играть определённую роль тот факт, что при сжимании снежка трутся друг о друга и о наши ладони льдинки, образующие снег, при этом выделяется теплота. Как видите, слепить прочный снежок нетрудно, но зато не так-то просто объяснить физику происходящих при этом процессов.

Содержание слайда: Физика тепловых явлений в вопросах … Пора узнать, что в мирозданьи, Куда ни обратись, - вопрос, а не ответ. А. А. Фет

Содержание слайда: Почему ледяные узоры на стекле похожи на тропический лес или перья диковинных птиц? Почему ледяные узоры на стекле похожи на тропический лес или перья диковинных птиц?

Содержание слайда: С какой скоростью растёт толщина льда? Сможете ли вы оценить время становления льда на ближайшем водоёме? С какой скоростью растёт толщина льда? Сможете ли вы оценить время становления льда на ближайшем водоёме?

Содержание слайда: Трещины на льду или стекле? Пронаблюдайте, как ведёт себя лёд при ударе. Трещины на льду или стекле? Пронаблюдайте, как ведёт себя лёд при ударе.

Содержание слайда: Что делают вороны на льду в сильные морозы? Что делают вороны на льду в сильные морозы?

Содержание слайда: Температура воздуха зимой на улице ниже, чем в комнате. Почему же в некоторых старых домах стены обмерзают со стороны комнаты, а не улицы? Температура воздуха зимой на улице ниже, чем в комнате. Почему же в некоторых старых домах стены обмерзают со стороны комнаты, а не улицы?

Содержание слайда: Влияет ли ветер на показания термометра? Влияет ли ветер на показания термометра? Почему киты не замерзают? Почему море начинает замерзать от берегов, а молодой морской лёд настолько эластичен, что может изгибаться на волнах? Почему вода, получаемая при таянии многолетнего полярного льда, пригодна для питья?

Содержание слайда: Использованные информационные ресурсы Л. В. Тарасов. Физика в природе. М.: Просвещение, 1988 Детская энциклопедия Кирилла и Мефодия 2006 (2CD) Большая энциклопедия 2008 (3CD) Иллюстрированный энциклопедический словарь на CD и др.