Нас окружает большое количество явлений, к которым мы давно привыкли. Причём настолько, что нередко не задаёмся вопросами, почему так, а не иначе, или что это означает. Например, всё знают, что тёплый воздух легче холодного и от этого поднимается вверх. Но что означает “легче”?
То есть простой вроде бы вопрос на самом деле таковым не является. И даже вызывает горячие споры.
Дело в объёме, а не в массе
На самом деле, конечно, говорить о том, что горячий воздух “легче” холодного, несколько некорректно. Дело в том, что по мере повышения температуры газа скорость молекул нарастает. Следовательно, расстояние между ними будет тоже увеличиваться. А это означает, что горячий воздух станет занимать больше пространства.
Таким образом, один и тот же объём газа в нагретом состоянии станет меньше давить на квадратный сантиметр или любую другую единицу поверхности. Этим и объясняется его “лёгкость”. Но за счёт чего такое стало возможным?
От температуры зависит плотность газа. Наверх постоянно будет стремиться тот, у которого плотность меньше. Или, если перефразировать, у кого при равной массе больше объём. Это касается всех тел и распространяется и на газы тоже.
Молярно-кинетическая теория газов
Вопрос с лёгким горячим воздухом хорошо объясняется этой теорией. Среднюю кинетическую энергию молекул определяет температура. Зависимость простая: чем выше температура, тем выше кинетическая энергия молекул газа. А это означает, что молекулы начинают двигаться быстрее. И в результате данного процесса расстояние между ними возрастает. За счёт этого плотность газа и уменьшается, поскольку увеличивается объём.
Однако земная гравитация мешает молекулам газа в процессе разогрева отправляться в путешествие в космос. То есть на воздух действует несколько сил. И в то время как одни “выталкивают” его при нагревании на поверхность, другие притягивают вниз.
Так ли всё очевидно?
Кажется, что для понимания процессов, которые происходят с тёплым и холодным воздухом, достаточно школьного курса знаний. Однако если начать разбираться в происходящем глубже, то возникает немало интересных вопросов. Например, выше говорилось о кинетической энергии у молекул. Но откуда она у них вообще берётся?
Движение молекул связано с энергией импульса, которая заставляет их стремиться за снарядами. Например, если посмотреть на пар, то на него воздействует краснофотонное излучение. Оно импульсами и задаёт движение. В итоге разреженный газ начинает стремиться в область, где давление не такое высокое, как внизу, а плотность меньше. И это движение будет сохраняться до тех пор, пока поток воздуха не встретит преграду или пока он не остынет.
Почему тёплый воздух движется наверх?
Воздух нагревается, расширяется, после чего устремляется наверх. В физике это носит название конвективных перемещений. В реальной жизни на движение воздушных масс влияет не один фактор, а целый ряд. В частности, это разница температур, показателей давления и гравитационная сила.
Допустим, если вы откроете форточку зимой, то оттуда к нам начнёт попадать холодный воздух. Его температура заметно ниже температуры тех масс, которые находятся в помещении. Так что зимой разницу между потоками воздуха можно даже наблюдать: холодный воздух буквально стелется по полу.
Молекулы воздуха обладают излучением. Оно возрастает по мере увеличения температур. В процессе активности молекулы как бы отстреливают импульсы, причём благоприятные условия для такой активности создаются в области сниженного давления. То есть наверху.
В итоге тёплые молекулы воздуха движутся наверх. А их место занимают более холодные. То есть благодаря гравитации холодный воздух будет опускаться вниз. Именно так и работает конвекция.
Зачем эти знания нужны на практике?
Понимание конвекции позволяет создавать системы отопления. Разобраться с микроклиматом в доме без подобных знаний в противном случае бы не получилось. Главное – вспомнить физику.
Окружающий мир 3 класс Как доказать, что тёплый воздух поднимается вверх?
Задание по окружающему миру для 3 класса 2. Воздух — это смесь газов, каждый из которых прозрачен и невидим. Как же доказать, что тёплый воздух поднимается вверх?
Существует немало способов показать то, что теплый воздух поднимается вверх, в то время как холодный воздух опускается вниз. Иногда для этого даже не надо проводить никаких опытов, а достаточно понаблюдать.
Так например посмотрим на кипящий чайник. Пар из его носика всегда поднимается вверх, потому что он теплее, чем окружающий воздух. Или дым от костра. В безветренную погоду он столбом поднимается вверх, ведь он более теплый.
Для этого надо провести простой эксперемент. Над окрытым огнем подержать легкое перышко, или бумажку привязанную к нитке, только на достаточном удалении, чтобы не загорелись. А открытый огонь может быть и газовая конфорка, и зажигалка и спичка.
Можно купить летающий фонарик или вместе с ребенком изготовить из полиэтиленового пакета или китайского фонарика воздушный шар со свечкой, которая нагреет воздух в шаре и вся конструкция полетит вверх — красивое и запоминающееся зрелище
Есть очень наглядный опыт с двумя банками.
Изначально в них воздух имеет одинаковую температуру. Но если мы поставим банки одну на другую и проложим между ними тонкую бумагу, а потом в нижней банке зажжем что-нибудь, то воздух в нижней банке нагреется, и если мы осторожно вытащим бумажку, то дым сразу устремится в верхнюю банку с более холодным воздухом.
Человек не просто живет в природе, он способен наблюдать, учиться, накапливать знания и делать на их основании какие-то выводы. Именно эту возможность дает человеку его разум.
Считается, что животные живут только инстинктами, хотя личный опыт говорит мне совершенно обратное. Животные тоже могут учиться, могут делать какие-то выводы и приспосабливаться к изменению условий жизни. Но при этом не происходит накопление и передача этой информации. То что известно одному животному не станет достоянием всех остальных животных.
И это как мне кажется еще одно важное отличие человека от других живых существ. Он способен делиться полученными знаниями. А эту возможность дает ему разум, отличный от разума других живых существ.
Действительно, на Земле живут люди не только разных народов, но даже разных рас. Есть на земле люди европеоидной расы, есть негроидной или монголоидной. У них разная внешность, разные нравы, разная культура. Они разделены границами, живут в разных государствах при разных общественных строях.
Можно долго говорить о том, что все люди на земле произошли от одного общего предка, что все их различия не принципиальны, потому что у людей больше общих черт, ведь по сути, все они представители одного биологического вида.
В третьем классе мы начинаем изучать экологию, и одним из первых изучаем различные типы экологических связей, которые существуют в природе.
На этих схемам показаны три возможных типа связей.
На первом мы видим связь между живым и неживым. такие связи называют абиотическими. Это связь между животным и например почвой. Животное может строить в почве дом, рыть нору, и значит почва нужна животному для жизни. Но при этом животное нарушает целостность почвы, также влияет на нее. Поэтому стрелки показаны в двух направлениях.
Но сейчас превращение Земли в один заповедник просто невозможно по нескольким причинам.
Прежде всего само существование человека, человеческой цивилизации сейчас возможно лишь при условии использования природных ресурсов. Мы рубим леса, добываем полезные ископаемые, строим плотины гидроэлектростанций, ловим рыбу в океанах. Наши заводы отравляют землю и воздух, наши сельскохозяйственные предприятия выращивают на землях, что были степью, лесами и пустынями продукты питания.
Отказаться от всего этого человечество не может, иначе оно просто погибнет.
Поэтому я и говорю, что Земля станет заповедником тогда, когда всю хозяйственную деятельность человек перенесет в космос и на другие планеты.
Прежде всего отметим, что экология может и должна регулировать использование природных ресурсов, чтобы не получилось так, что человек использует все ресурсы и останется в пустом, безжизненном мире.
Экология помогает человеку сохранять природу, сберегать биосферу, восстанавливать природные комплексы уже разрушенные деятельностью человека.
Также экология занимается прогнозированием развития ситуации в природе, прогнозирует последствия деятельности человека, его воздействия на окружающую среду. А зная, к чему может привести то или иное воздействие, мы можем избежать неприятных для себя последствий.
Цель опыта: Подвести детей к пониманию и значению воздуха Воздух нам необходим, чтобы дышать. Мы вдыхаем и выдыхаем воздух.
Ход: Берем стакан с водой, вставив соломинку и выдыхаем воздух. В стакане появляются пузырьки.
Опыт № 2
Цель опыта: Подвести детей к пониманию и значению воздуха
Ход: Сделайте маленький парашют. Покажите, что, когда парашют опускается, воздух под ним распирает купол, поддерживав! его, поэтому снижение происходит плавно.
Опыт № 3
Цель опыта: Подвести детей к пониманию характеристик воздуха. Воздух невидим, не имеет определенной формы, распространяется во всех направлениях, не имеет собственного запаха.
Ход:Возьмите ароматизированные салфетки, корки апельсинов и т. д. и предложите детям последовательно почувствовать запахи, распространяющиеся в помещении.
Опыт № 4
Цель опыта: Подвести детей к пониманию веса воздухА. Воздух имеет вес.Ход:Положите на чаши весов надутый и не надутый шарики: чаша с надутым шариком перевесит
Опыт № 5
Ход:Поставьте открытую пластмассовую бутылку в холодильник. Когда она достаточно охладится, наденьте на ее горлышко не надутый шарик. Затем, поставьте бутылку в миску с горячей водой. Понаблюдайте за тем, как шарик сам станет надуваться. Это происходит потому, что воздух при нагревании расширяется. Теперь опять поставьте бутылку в холодильник. Шарик при этом спустится так как воздух при охлаждении сжимается.
Опыт №6
Цель опыта: Помочь выявить свойство воздуха (упругость, понять, как может использоваться сила воздуха(движение).
Ход:Воспитатель предлагает детям провести опыт с воздушным шариком: посмотреть, как он будет лететь,если развязать нитку, которая удерживает в нем воздух. Дети с помощью воспитателя надувают воздушный шар, отпускают его и обращают внимание на траекторию и длительность его полета. Выясняют, что для того, чтобы шарик дольше летел, надо его больше надуть.
Опыт №7
Цель: Учить отражать имеющиеся представления в преобразующей деятельности. Каким образом можно играть с ветром.
Ход: Берут квадратный лист бумаги и надрезают его по заранее нанесенным линиям. Отгибают уголки к центру, где крепят их к палочке с помощью булавки, предварительно разместив между вертушкой и палочкой небольшую бусинку. Для того чтобы вертушка выполнила свою функцию в безветренную погоду, необходимо бегать, взяв палочку в руки. Вертушка вертится только при наличии ветра.
Опыт №8
Цель: Помочь выявить, что теплый воздух легче холодного и поднимается вверх.
Ход:Воспитатель предлагает детям сравнить температуру воздуха в комнате и около теплых предметов. Определить,где теплее: на полу или на диване? Воспитатель держит термометр на полу, а затем на диване. Дети убеждаются, что чем выше, тем теплее. Далее воспитатель предлагает подойти к батарее. Протяните руку выше батареи, ниже батареи. Где теплее (Теплее выше батареи.)
Затем воспитатель предлагает подойти к чайнику с горячей водой. Поднять руку и подержать ее над водой. Дети убеждаются, что водяной пар- горячий. Теплый воздух легче холодного. Теплый воздух поднимается вверх, поэтому сверху теплее.
«Мы исследователи» конспект занятия в подготовительной группе Занятие-эксперимент «Мы исследователи»Цель:Познакомить детей со свойствами воздуха и способами его обнаружения. Продолжить знакомить с.
«Свойства воздуха». Занятие по экспериментированию в старшей группе Знакомство со свойствами воздуха. (Игры эксперименты) Цель: Познакомить детей с понятием «воздух»,его свойствами. Задачи: Объяснить детям.
По закону физики, тёплый воздух легче холодного, и потому собирается вверху. Ну а холодный, естественно. будет внизу.
Есть такое понятие конвекция воздуха. Теплый воздух подымается вверх, а холодный опускается вниз. От батареи воздух нагревается, подымается вверх, на его место приходит снизу холодный воздух. Теплый воздух охлаждается и опускается вниз. И так у вас в комнате будет постоянно происходить круговорот воздуха.
Вопрос не имеет однозначного ответа!
Где температура Выше или Ниже в комнате, зависит от многих факторов:
ессли присутствуют системы позиции 3-7, то температура будет скорей всего равномерная или вернее равномерноперемешанная.
Это понять совсем несложно, если знать законы физики. А именно тот из них, который говорит, что горячий воздух поднимается вверх. Холодный при этом остаётся внизу. И если нет искусственный их перемешивателей, типа вентилятора, то и наблюдается эта разница температур. Которая, может быть очень даже существенной. Например летом, если у вас частный дом. Поднимитесь на второй этаж или чердак. И увидите-что там жарко как в бане.
Тёплый воздух всегда располагается выше холодного, так как тёплый воздух легче холодного.
Это известно из уроков физики.
Достаточно вспомнить баню в которой сильно жарко. Чем ниже к полу, тем прохладнее воздух и легче дышать.
С детства ещё помню, тёплый воздух поднимается вверх, а холодный воздух находится внизу, он тяжелей.
Значит теплей будет вверху комнаты внизу холодней.
Но воздух постоянно перемещается (конвенция), так что теплей в верху но не на много.
Вообще-то «температур» женского рода и заканчиваться это слово должно на букву «а». Что же касается температуры воздуха в помещении, то холодный воздух будет опускаться вниз, а тёплый подниматься вверх и соответственно теплее будет воздух у потолка. Точно так же и на открытом воздухе, просто здесь ещё есть движение воздушных потоков и в горизонтальном положении, а так же и разряжённость самого воздуха, что может изменить положение разнотемпературных слоёв воздуха относительно друг друга.
Я себе купил настенный тепловентилятор. Наметил, куда должен дуть горячий воздух и прикрепил его под самый потолок. Воздух должен был дуть прямо на кровать. Однако случился облом. Даже на среднем нагреве струя воздуха вместо достижения кровати быстро рассеивалась, постепенно поворачивая вверх. Теперь думаю, что надо тепловентилятор перевешивать.
Так что теплый воздух поднимается вверх, даже если его гнать вентилятором вниз.
Согласно законам физики теплый воздух стремится вверх, а холодный или охлажденный стремится вниз. Поэтому вверху должно быть теплее, но так бывает не всегда. Например, если в помещении работают теплые полы, то теплее всего может быть около пола.
Самой высокой по показателям, температура в комноте, конечно будет ближе к потолку. Все потому, что объясняет сие явление, такая наука как физика, которая говорит о том всем нам и ученикам, что чем теплее воздух, тем выше он поднимается вверх.
Проветривать нужно обязательно. Тем более, что температура за окном не такая уж и низкая! Вообще, простуженным людям полезен свежий воздух и даже прогулки по свежему воздуху. И тем более стоит проветривать помещение. Воздух при этом становится свежим и не имеет такого количества распространяемого Вами вируса. Я дома даже при приличном холоде хотя бы раз в день проветриваю. Если Вы болеете, то, думаю, утром и вечером перед сном не помешало бы. Чем дольше будете проветривать, тем лучше. Но хотя бы минут 15 нужно. От этого сильнее Вы не заболеете точно.
Ольга Рогачева 
