Содержание
Почему горячий воздух легче холодного | С другого угла
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.
Конвекция
Конвекция
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.
Почему холодный воздух тяжелее теплого?
Холод не имеет отношения к конденсации паров влжи в атмосфере.
Утверждается, что в результате охлаждения паров воды в атмосфере, пар конденсируется ( сжимается) ,при этом превращается в капли. В результате чего, эти капли приобретают тяжесть, поэтому выпадают в осади.
Данная теория противоречит физическому закону Бойля-Мариотта и Гей Льюсака. А так же физическим законам природы!
Доказательство! 1)Волны с эффектом теплоты и пары воды, поднимаясь в пространство, медленно расширяются. При этом, медленно охлаждаются. На высоте 10 км. в результате расширения, плотность атмосферы и паров воды становится в тысячу раз меньше, чем было у поверхности земли. При этом и температура этих паров воды в атмосфере стала составлять, минус 60-70 градусов по Цельсию. При этом, пары воды в осадки не выпадают! Возникает вопрос, когда холод начинает сжимать пары воды? Известно, что с поверхности Черного моря, за сутки испаряется миллиарды кубов воды. При этом, в этих местах, в течении 300 суток в году, и днем и ночью небо прозрачное! Почему, ведь на высоте, воздух и пары воды при расширении приобрели температуру в 60 градусов по Цельсию с эффектом холода?
2) Известно, что при сжатии в компрессоре, воздух сжимается.
При этом нагревается до высоких температур. И при этом, в результате сжатия, выделяется вода! При этом, не зависимо от температуры воздуха, то есть при сжатии воздуха с температурой минус 40 градусов и с температурой плюс 40 градусов по Цельсию, в принципе, вода выделяется в равном количестве из каждого сжатого кубометра атмосферного воздуха.
Вывод! 1) Холод, это не энергия, а ощущение! Поэтому, он не может конденсировать (сжимать) воздух и пары воды!
2) Конденсация паров воды происходит в результате сжатия атмосферного воздуха волнами сжатия идущих из пространства , которые, являются, как противодействие волнам расширения идущих от земли в пространство!
3) В результате взаимодействия этих волн и выпадают осадки в виде дождя, снега или града. Алексей Мишнев. 2.03.2013г.
Конспект урока по естествознанию для 6 класса на тему «Тёплый воздух легче холодного»
Естествознание.
Класс 6
Дата ___________
Тема: Теплый воздух легче холодного
Цель: Продолжать знакомить со свойствами воздуха.
Задачи урока:
1.Закрепление умений выполнять несложные исследовательские действия по определению свойств воздуха
2.Развивать умение выделять главное, существенное в учебном материале, сравнивать, делать выводы
3.Воспитание умения сотрудничать.
Ход урока.
Организационный момент.
Приветствие.
проверка готовности к уроку.
2.Проверка домашнего задания.
Фронтальный опрос.
Через нос проходит в грудь
И обратно держит путь.
Он не видимый, и всё же
Без него мы жить не можем. Что это? — (воздух)
На доске.
5 недель
5 дней
5 минут (плакат на доске)
(дети отвечают, что 5 недель человек может обходиться без еды, 5 дней без воды, 5 минут без воздуха.
)
— Предметом нашего исследования на последних уроках был именно воздух.
— Какой он? Опишите его.
— невидимый
— прозрачный
— без цвета
Если бы я была с другой планеты, и вы бы мне стали рассказывать о свойства воздуха, я бы подумала, что это какое-то чудо — невидимка, или вы всё выдумываете. Нет его на самом деле.
А если есть, то докажите его существование и его свойства. Докажите, что это обыкновенное чудо на Земле – воздух.
— Опишите воздух, какой он? Доказывая каждое свойство.
Прозрачный (сквозь воздух мы видим предметы)
Невидимый (не видим, но ощущаем)
Не имеет формы (надуть пакет, меня форму)
Не имеет запаха (запах имеет только предмет)
Не имеет вкуса (вкус имеет только пища)
Не имеет цвета (цвет имеет только видимые предметы)
Назовите, какие свойства воздуха изображено на картинке.
Работа по карточкам.
Вставь пропущенные слова, используя слова для справок: сжимаем, расширяется, занимает, сжимается, упруг, плохой.
Воздух _________________________место.
Воздух при нагревании _____________________, а при охлаждении ______________________.
Воздух _____________________проводник тепла.
Воздух ____________________ и _______________________.
Обведи в кружок номера предложений, в которых названы свойства воздуха.
Твёрдое тело.
Газообразное тело.
Жидкое тело.
Бесцветный.
Имеет голубой цвет.
Не имеет запаха.
Его нельзя сжать.
Имеет приятный запах.
Занимает всё пространство, свободное от других тел.
Не имеет постоянной формы.
Имеет постоянную форму.
При нагревании расширяется.
Хорошо проводит тепло.
Плохо проводит тепло.
При сжатии становится упругим.
3.Изучение новой темы.
— Как вы думаете, какой воздух тяжелее, тёплый, или холодный?
— Почему когда парятся в бане, залезают на полок?
— Там теплее.
Т.е. к верху поднимается тёплый воздух, а внизу скапливается холодный. Значит теплый воздух легче холодного.
Проведение опыта.
Записи в тетради.
4.Закрепление.
Фронтальный опрос.
— Как можно доказать, что тёплый воздух поднимается вверх?
— Почему тёплый воздух поднимается вверх, а холодный воздух опускается вниз?
5.Домашнее задание.
Стр. 80-84 читать, пересказ.
6.Итог урока.
— Что нового узнали на уроке?
Работа по карточкам.
Вставь пропущенные слова, используя слова для справок: сжимаем, расширяется, занимает, сжимается, упруг, плохой.
Воздух _________________________место.
Воздух при нагревании _____________________, а при охлаждении ______________________.
Воздух _____________________проводник тепла.
Воздух ____________________ и _______________________.
Обведи в кружок номера предложений, в которых названы свойства воздуха.
Твёрдое тело.
Газообразное тело.
Жидкое тело.
Бесцветный.
Имеет голубой цвет.
Не имеет запаха.
Его нельзя сжать.
Имеет приятный запах.
Занимает всё пространство, свободное от других тел.
Не имеет постоянной формы.
Имеет постоянную форму.
При нагревании расширяется.
Хорошо проводит тепло.
Плохо проводит тепло.
При сжатии становится упругим.
Работа по карточкам.
Вставь пропущенные слова, используя слова для справок: сжимаем, расширяется, занимает, сжимается, упруг, плохой.
Воздух _________________________место.
Воздух при нагревании _____________________, а при охлаждении ______________________.
Воздух _____________________проводник тепла.
Воздух ____________________ и _______________________.
Обведи в кружок номера предложений, в которых названы свойства воздуха.
1.Твёрдое тело.
2.Газообразное тело.
3.Жидкое тело.
4.Бесцветный.
5.Имеет голубой цвет.
6.Не имеет запаха.
7.Его нельзя сжать.
8.Имеет приятный запах.
9.Занимает всё пространство, свободное от других тел.
10.Не имеет постоянной формы.
11.Имеет постоянную форму.
12.При нагревании расширяется.
13.Хорошо проводит тепло.
14.Плохо проводит тепло.
15.При сжатии становится упругим.
Что такое конвектор водяного отопления?
Конвекторы водяного отопления – это специальные обогреватели работающие в системе водяного отопления с помощью принципов естественной или принудительной конвекции воздушных масс. Используются в жилых и нежилых помещениях с целью равномерного, быстрого и качественного обогрева.
Конвекция воздуха – это физическое явление в природе, которое являет собой движение воздушных масс в зависимости от их температуры. Нагретая масса воздуха всегда поднимается вверх вытесняя вниз более холодную. Теплый воздух по своей физической природе легче холодного и будет всегда подниматься выше вытесняя вниз остывший воздух. Этот беспрерывный процесс существует в природе с самого начала ее существования. От этого природного явления зависит движение облаков в небе, обмен теплом и влагой между разными слоями атмосферы, перемещения циклонов и воздушных потоков …
Что бы отопительный прибор работал по принципу конвекции он должен быть специально сконструирован.
Все водяные конвектора имеют несколько общих черт в построении независимо от их видов и размещения. Одна из них — это медно-алюминиевый теплообменник который состоит из медной трубы и ребристых алюминиевых пластин через которые проходит воздух. От диаметра медной трубы, размера алюминиевых пластин и их размещения в коробе зависит мощность прибора. От сюда выплывает следующая общая черта всех водяных конвекторов – это специальный короб в котором размещен теплообменник. Короб в конвекторов может быть изготовлен из дерева, нержавеющей или оцинкованной стали. И так холодный воздух попадает в короб конвектора, нагревается теплообменником и поднимается вверх вытесняя тем самым более холодный воздух ниже и направляя его в сторону конвектора. И так беспрерывно по кругу пока работает прибор.
Существуют следующие виды водяных конвекторов: встраиваемые, свободностоящие, навесные. Каждый из этих видов имеет один или несколько подвидов.
Встраиваемые водяные конвекторы – это конвекторы, предназначенные для монтирования в определенные части основы помещения, это может бить либо пол, либо подоконник, либо оконная рама в многоэтажных офисных зданиях с очень большими окнами, либо лестница. С этого выплывают следующие подвиды встраиваемых конвективных приборов: внутрипольные конвекторы, цокольные конвекторы, подоконные конвекторы.
Свободностоящие водяные конвекторы – это конвекторы, предназначены для установки на пол в помещении. Они имеют специальные ножки, которые являются частью короба либо к нему подсоединяются. С этого выплывает следующий подвид свободностоящего конвективного обогревателя – напольный конвектор. Он может бить как обычным, так и в специальном исполнении скамеечного типа.
Навесные водяные конвекторы – это конвекторы предназначены для навесной установки в помещении.
Это могут быть либо конвекторы предназначены для установки на стену, либо конвекторы предназначены для навесной установки на высоте возле больших и высоких окон. С этого выплывают следующие подвиды навесных конвекторов – настенные конвекторы и плинтусные конвекторы.
И так, мы теперь знаем, что такое конвектор водяного отопления, его конструкцию, принцип работы и виды. Теперь ознакомимся с еще одной возможностью конструкции и работы этих приборов.
Все виды конвекторов могут работать по принципу естественной, а также и принудительной конвекции. Какая ж разница? А разница состоит в том, что во-вторых вместе с теплообменником в короб встроен электрический вентилятор, который принудительно направляет воздух на теплообменник. С помощью вентилятора КПД конвектора увеличивается в несколько раз, что делает прибор мощнее и быстрее в обогреве по сравнению с прибором без вентилятора и другими приборами отопления.
К завершению можно добавить лишь одно – конвекторы отопления из всех отопительных приборов появились относительно недавно, и являются наиболее современными, экономичными и практичными приборами сего дня.
Принцип их работы позволяет равномерно и качественно обогреть любое помещение, создать в нем приятный микроклимат и чувство комфорта…
Состав и свойства воздуха — урок. Окружающий мир, 3 класс.
Воздух — это смесь газов.
Больше всего в воздухе азота. Много в нём кислорода. Есть углекислый газ и водяные пары. В небольших количествах в воздухе содержатся и некоторые другие газы. В воздух попадают также пыль и вредные вещества, которые выбрасывают фабрики и заводы.
Свойства воздуха
Воздух газообразный. Он всегда заполняет весь объём и содержится везде, где есть пустое пространство.
Воздух упругий. Если сжать воздушный шар, а затем отпустить, то он быстро восстановит свою форму.
Воздух сопротивляется сжатию.
Рис. \(1\). Воздушные шарики
Воздух прозрачный. Поэтому мы видим через него все окружающие предметы.
Воздух бесцветный.
Воздух не имеет запаха. Но в нём легко распространяются запахи разных веществ.
Воздух плохо пропускает тепло. Поэтому многие растения зимуют под снегом и не замерзают. Между холодными частицами снега много воздуха, и снежный сугроб надёжно защищает стебли и корни растений от мороза.
Используют это свойство воздуха и животные. Зимой у зверей мех становится густым и пышным. Между густыми волосками задерживается много воздуха, и животным в заснеженном лесу не страшен мороз. А птицы в морозную погоду распушают своё оперенье и так сохраняют тепло.
При нагревании воздух расширяется, а при охлаждении сжимается.
Поэтому тёплый воздух легче холодного. Нагретый воздух всегда поднимается вверх. Так, воздушные шары поднимаются в небо, когда в них специальной горелкой нагревают воздух.
Рис. \(2\). Воздушные шары
Воздух нужен для горения. Если накрыть горящую свечу стаканом, она быстро погаснет.
Рис. \(3\). Горение свечи
Источники:
Рис. 1. Воздушные шары https://pixabay.com/images/id-2456/
Рис. 2. Воздушные шары https://pixabay.com/images/id-2875354/
Рис. 3. Горение свечи https://www.shutterstock.com/ru/image-photo/scientific-experiment-showing-that-presence-oxygen-144374719
Читать «Погода» — Ауст Зигфрид — Страница 2
Где воздух легче — в горах или в долинах?
Когда поднимаешься высоко в горы, то сразу чувствуешь, что воздух там другой — он разрежен. Молекулам там просторнее, они больше отдалены друг от друга — как пышные пончики, лежащие сверху. На большой высоте воздух так разрежен, что альпинисты и летчики вынуждены пользоваться кислородными масками.
Иногда в небе можно увидеть воздушный шар. Он наполнен гелием — газом, который легче воздуха. Когда такой шар поднимается с земли, он проходит сквозь плотный воздух, всплывает, словно пробка в наполненном водой сосуде. Однако воздушный шар не может подниматься все время, так как на высоте в несколько километров воздух становится столь же разреженным и легким, как и тот газ, которым наполнена оболочка шара, и вес гелия уравнивается с весом окружающего воздуха.
Воздушные шары и дирижабли наполнены газом, который легче воздуха, например, гелием, водородом или просто нагретым воздухом. Чем выше поднимается шар, тем разреженнее окружающая атмосфера. Он прекращает подъем, переставая быть легче окружающего его воздуха.
Почему в горах холоднее, чем в долине?
Когда взбираешься на высокие горы, чувствуешь что становится холоднее. Есть вершины, где круглый год сохраняется снежная шапка. Это происходит оттого, что чем выше, тем воздух менее плотен. Вблизи поверхности земли молекулы воздуха как бы спрессованы.
Они находятся в постоянном движении, сталкиваются, трутся друг о друга и нагреваются: как известно, трение вызывает тепло. Мы чувствуем, например, что кожа, которая тоже состоит из молекул, становится теплее, если крепко потереть ладони.
Что такое тропосфера?
Воздух, являющийся столь важной причиной образования погоды, окружает нашу планету сравнительно тонким слоем. Вся воздушная оболочка Земли называется атмосферой, но при этом она делится на несколько различных по толщине ярусов.
За погоду на нашей планете отвечает только нижний слой атмосферы — тропосфера. Ее средняя высота всего 11 километров (на экваторе она достигает 17 километров, над полюсами — от 7 до 8 километров), в то время как толщина всей воздушной шубы планеты доходит до 1000 километров. Если представить себе Землю как шар диаметром полтора метра, то вся пелена атмосферы будет составлять не более 10 сантиметров, а тропосферы соответственно — едва 1 миллиметр.
Изменчивые погодообразующие процессы, такие, как формирование облаков и выпадение осадков, происходят в нижнем ярусе атмосферы-в тропосфере.
Ее высота составляет от 8 до 17 км.
Теплые дни — прохладные ночи
Почему бывает тепло и холодно?
Зимой мы надеваем теплые вещи, обычно темных цветов.
Летом наша одежда легче и, как правило, светлых тонов. Почему? Найти этому объяснение поможет простой опыт. Если положить на солнцепеке два бумажных листа — белый и черный, то через несколько минут черный станет ощутимо теплее белого. Оказывается, темные предметы лучше поглощают солнечное тепло, чем светлые. Поэтому в одежде темного цвета теплее, а в светлой прохладнее.
Если снова положить черный лист бумаги под лучи солнца и через две, пять, наконец, через десять минут пощупать его, то мы почувствуем, что он нагревается все сильнее. Чем лист светлее, тем дольше остается он прохладным.
Белый лист бумаги отражает солнечные лучи, черный поглощает их и потому скорее нагревается.
Нагрев можно измерить еще точнее, если воспользоваться двумя бумажными стаканчиками и двумя термометрами.
Один из стаканчиков окрасим в черный цвет, другой пусть останется белым. Затем оба наполним водой и примерно на час оставим на солнце. Через некоторое время столбик ртути термометра в черном стаканчике поднимется выше, чем в белом.
Чем светлее предмет, тем медленнее солнце нагревает его. Это подтверждает опыт: вода в черном стаканчике будет теплее, чем в белам.
То же самое происходит и с землей. Солнце в течение дня освещает ее и нагревает сушу и море. При этом темные поверхности, например вспаханное поле, поглощают больше тепла, чем светлые, к примеру снежный покров, отражающий солнечные лучи. Чем дольше солнце освещает землю, тем больше она нагревается; ночью, когда солнце заходит, земля постепенно остывает.
Теплее значит легче
Теплый воздух поднимается вверх
Если в безветренную погоду развести костер, то видно, как дым от него поднимается вертикально вверх. Нагретый огнем воздух легче, чем холодный, окружающий его. Вот дым и устремляется вверх, как наполненный гелием воздушный шар.
Теплый воздух расширяется
Когда воздух нагревается, происходит еще кое — что. Его молекулы начинают двигаться быстрее; чем сильнее и чаще они при этом сталкиваются, тем больше удаляются друг от друга и занимают все больший объем. В этом нетрудно убедиться. Измерьте ниткой воздушный шарик и оставьте его на несколько минут под горячими лучами солнца. Спустя некоторое время вновь измерьте шарик, и вы увидите, что он раздулся. Воздух в шаре сохранил свой вес, но занимает теперь больший объем. Таким образом, нагретый воздух не только поднимается вверх, но и расширяется.
Движется ли холодный воздух?
Когда отопительные батареи нагреваются, то и нагретый ими воздух поднимается вверх. Если открыть форточку, то холодный воздух как бы вольется в комнату. Но вскоре и он нагреется и начнет подниматься вверх. Когда теплый и холодный потоки встречаются, возникает циркуляция воздуха.
Это легко проверить, прикрепив над батареями тонкие полоски бумаги. Вы убедитесь, что при циркуляции воздуха они устремятся вверх.
Когда теплый воздух поднимается вверх, его замещает холодный, устремляющийся следом за ним. Опыт с полосками бумаги делает этот процесс наглядным.
Как возникают ветры
Равномерно ли нагревается Земля?
Движение воздуха в комнате возникает тогда, когда температура в помещении не везде одинакова. В природе ветры возникают по той же причине.
Солнечные лучи в течение дня пронизывают воздушную оболочку Земли. Часть из них достигает поверхности — они нагревают почву, камни и скалы, воду морей и океанов. А те отдают это тепло окружающему воздуху, и воздушная оболочка — атмосфера — нагревается. Из опытов, о которых мы рассказывали на предыдущих страницах, уже известно, что за одно и то же время сильнее нагреваются темные предметы. Они как бы больше впитывают тепло. Точно так же неравномерно нагреваются вода и суша, отражающая меньше солнечных лучей.
Где воздух перемещается быстрее?
Светлые поверхности на Земле поглощают меньше тепла, чем темные.
Асфальт, например, темный, поэтому заасфальтированная улица раскаляется собой. А так как горячий воздух поднимается вверх, с затененных мест, скажем из леса, на городские улицы начинают перемещаться более прохладные воздушные потоки. На своем пути холодный воздух подхватывает сухую листву, обрывки бумаги и другой мусор, кружит и увлекает за собой. Возникают маленькие вихри. Примерно таким же путем образуются и большие тропические вихри — ураганы и смерчи. Чем больше разница температур, тем быстрее движутся воздушные массы, тем сильнее ветер.
Конвекция. Движение. Теплота
Конвекция
Но если вода такой плохой проводник тепла, то как же она нагревается в чайнике? Воздух еще хуже проводит тепло; тогда непонятно, почему во всех частях комнаты зимой устанавливается одинаковая температура.
Вода в чайнике быстро закипает из-за земного притяжения. Нижние слои воды, нагреваясь, расширяются, становятся легче и поднимаются кверху, а на их место поступает холодная вода. Быстрый нагрев происходит лишь благодаря конвекции (латинское слово, означающее «перемешивание»).
Нагреть воду в чайнике, находящемся в межпланетной ракете, будет не так-то легко.
Еще об одном случае конвекции воды, не называя этого слова, мы говорили несколько раньше, объясняя, почему реки не промерзают до дна.
Почему батареи центрального отопления помещаются у пола, а форточки делаются в верхней части окна? Пожалуй, удобнее было бы открывать форточку, если бы она была внизу, а батареи, чтобы не мешались, было бы неплохо поместить под потолком.
Если бы мы послушались таких советов, то быстро бы обнаружили, что комната не прогревается батареей и не проветривается при открытой форточке.
С воздухом в комнате происходит то же самое, что и с водой в чайнике. Когда батарея центрального отопления включается, воздух в нижних слоях комнаты начинает нагреваться. Он расширяется, становится легче и поднимается кверху, к потолку. На его место приходят более тяжелые слои холодного воздуха. И они, нагревшись, уходят к потолку. Таким образом в комнате возникает непрерывное течение воздуха – теплого снизу вверх и холодного сверху вниз.
Открывая форточку зимой, мы впускаем в комнату поток холодного воздуха. Он тяжелее комнатного и идет вниз, вытесняя теплый воздух, который поднимается кверху и уходит в форточку.
Керосиновая лампа хорошо разгорается лишь тогда, когда на нее надето высокое стекло. Не следует думать, что стекло нужно только для защиты пламени от ветра. И в самую тихую погоду яркость света сразу возрастает, как только на лампу надето стекло. Роль стекла состоит в том, что оно усиливает приток воздуха к пламени – создает тягу. Это происходит по той причине, что воздух внутри стекла, обедненный кислородом, затраченным на горение, быстро нагревается и идет кверху, а на его место поступает чистый холодный воздух через отверстия, сделанные в горелке лампы.
Чем выше стекло, тем лампа будет лучше гореть. Действительно, быстрота, с которой устремляется холодный воздух в горелку лампы, зависит от разности в весе нагретого столба воздуха в лампе и холодного воздуха вне лампы. Чем выше столб воздуха, тем больше будет эта разность весов, а с ней и быстрота перемешивания.
Поэтому и заводские трубы делают высокими. Для заводских топок нужен особенно сильный приток воздуха, нужна хорошая тяга. Она и достигается благодаря высоким трубам.
Отсутствие конвекции в лишенной тяжести ракете не позволит пользоваться спичками, лампами и газовыми горелками: продукты сгорания задушат пламя.
Воздух – плохой проводник; при его помощи мы можем сохранять тепло, но с одним условием: если мы избежим конвекции – перемешивания теплого и холодного воздуха, – которая сводит на нет теплоизоляционные свойства воздуха.
Устранение конвекции достигается применением разного рода пористых и волокнистых тел. Внутри таких тел воздуху трудно двигаться. Все подобные тела хороши как теплоизоляторы только благодаря своей способности удерживать слой воздуха. Теплопроводность же самих веществ волокна или стенок пор может быть не очень малой.
Хороша шуба из густого меха, содержащего как можно больше волокон; гагачий пух позволяет изготовлять теплые спальные мешки весом меньше полукилограмма из-за исключительной тонины своих волокон.
Полкилограмма этого пуха могут «задержать» столько же воздуха, сколько десяток килограммов ватина.
Для уменьшения конвекции делают двойные рамы. Воздух между стеклами не участвует в перемешивании воздушных слоев, происходящем в комнате.
Наоборот, всякое движение воздуха усиливает перемешивание и увеличивает передачу тепла. Именно поэтому, когда нам нужно, чтобы тепло уходило побыстрее, мы обмахиваемся веером или включаем вентилятор. Поэтому на ветру и холоднее. Но если температура воздуха выше температуры нашего тела, то перемешивание приведет к обратному результату, и ветер ощущается, как горячее дыхание.
Задача парового котла состоит в том, чтобы как можно быстрее получать нагретый до нужной температуры пар. Естественной конвекции в поле тяжести для этого совершенно недостаточно. Поэтому создание интенсивной циркуляции воды и пара, приводящей к перемешиванию теплых и холодных слоев, является одной из основных задач при конструировании паровых котлов.
Почему холодный воздух тяжелее теплого? — Mvorganizing.
org
Почему холодный воздух тяжелее теплого?
Теплый воздух легче холодного, поскольку в нем больше тепловой энергии, что приводит к увеличению расстояний между молекулами. Это снижает плотность и, следовательно, делает его легче, чем холодный воздух.
Почему горячий воздух легче холодного?
Менее плотный воздух плавает над более плотным. Таким образом, теплый воздух легче холодного. Таким образом, теплый воздух тяжелее холодного. Утверждение (C) неверно, потому что молекулы теплого воздуха расширяются и становятся менее плотными.Примечание. При постоянной массе плотность газа обратно пропорциональна его объему.
Почему горячий воздух поднимается, а холодный опускается?
По мере того, как молекулы нагреваются и движутся быстрее, они расходятся. Таким образом, воздух, как и большинство других веществ, расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. Поскольку между молекулами больше пространства, воздух менее плотен, чем окружающее вещество, и горячий воздух поднимается вверх.
Что происходит с водой или воздухом, когда становится холоднее?
По мере того, как воздух становится холоднее, средняя скорость всех газов в воздухе замедляется, но для водяного пара все еще остается много места.Точно так же некоторые молекулы пара в воздухе движутся достаточно медленно, чтобы быть втянутыми в воду межмолекулярными силами, когда они ударяются о воду; они конденсируются в жидкость.
Что лучше всего поглощает тепло?
Неметаллические материалы, такие как кирпич и кирпич, хорошо поглощают солнечную энергию, особенно если они имеют темный цвет. Пластмассы и дерево могут быть хорошими поглотителями энергии, но многие типы не подходят для использования на солнечной энергии, потому что большинство пластмасс имеют относительно низкие температуры плавления, а древесина может загореться.
Почему камень лежит на солнышке?
Ответ. Объяснение: Поскольку камень имеет очень близкие молекулы, при подаче энергии они начинают вибрировать с большей скоростью, а поскольку они находятся очень близко друг к другу, столкновение увеличивается со значительной скоростью.
Как можно быстрее разогреться?
Совершите прогулку или пробежку. Если на улице слишком холодно, сходите в спортзал или просто сделайте несколько прыжков, отжиманий или других упражнений в помещении. Он не только согреет вас, но и поможет укрепить мышцы, которые также сжигают калории и нагревают тело.
Какая пища увеличивает тепло тела?
Некоторые орехи, такие как арахис, миндаль, кешью, фисташки и финики, также полезны зимой. Эти орехи ускоряют обмен веществ и повышают температуру тела, в результате чего вам становится жарко.
Может ли стресс вызвать похолодание?
Активная реакция на стресс. Пока изменения реакции на стресс активны, они могут вызывать широкий спектр симптомов, включая ощущение холода, озноба, озноба, холода и дрожи. Пока эта реакция активна, эти типы тревожных симптомов могут сохраняться.
Национальные стандарты
Ключ 1. Нагрев земли, который, в свою очередь, нагревает атмосферу, |
сеть
Энергия
Что происходит, когда воздух нагревается или охлаждается? NWS JetStream — Теория «посылки»
Как известно, теплый воздух поднимается вверх.
Обычно предполагается, что теплый воздух легче более холодного.Хотя это правда, есть более фундаментальный процесс, который имеет место для причина подъема теплого воздуха.
Теплый воздух поднимается вверх, прежде всего, из-за его более низкой плотности по сравнению с более холодным воздухом. С повышением температуры плотность воздуха уменьшается. Но даже воздух с меньшей плотностью не поднимется сам по себе.
Первый закон физики Исаака Ньютона заключается в том, что скорость объекта остается постоянной, если на этот объект не действует другая сила.Более распространенный способ сказать это: «объект в состоянии покоя имеет тенденцию оставаться в состоянии покоя, а объект в движении имеет тенденцию оставаться в движении».
Вот почему одного лишь уменьшения плотности воздуха недостаточно, чтобы вызвать подъем воздуха. На менее плотный воздух должна действовать другая сила, чтобы он начал движение вверх.
Эта сила и есть «гравитация».
Роль гравитации — это притяжение более холодного, более плотного воздуха к поверхности земли. Когда более плотный воздух достигает поверхности земли, он распространяется и разрезает менее плотный воздух, который, в свою очередь, заставляет менее плотный воздух двигаться, заставляя его подниматься.
Вот как работают полеты на воздушном шаре. Пламя нагревает воздух внутри воздушного шара, делая его менее плотным. За пределами воздушного шара более прохладный и плотный воздух уносится вниз под действием силы тяжести. Более холодный воздух подрезает более теплый, менее плотный воздух, удерживаемый внутри шара, заставляя его подниматься.
Вот почему вдоль погодных фронтов часто образуются грозы. Фронт представляет собой границу, где более холодный, более плотный воздух подрезает менее плотный, более теплый воздух, заставляя его подниматься в атмосферу, образуя штормы.
В метеорологии мы часто рассматриваем «воздушные карманы» аналогично полету на воздушном шаре.
Мы называем эти воздушные карманы посылками. Посылка — это воздушный пузырь неопределенного размера, который, как мы обычно предполагаем, сохраняет свою форму и общие характеристики, когда поднимается или опускается в атмосфере.
Теория «посылки» имеет несколько предположений.
В стабильной атмосфере поднимающийся пакет становится холоднее, чем окружающая среда, замедляя или прекращая его подъем (левое изображение).В нестабильной атмосфере температура посылки выше, чем температура окружающей среды, и поэтому она остается плавучей и будет продолжать расти (правое изображение).
В обоих случаях скорость охлаждения посылки остается неизменной. Следовательно, стабильность / нестабильность основана на вертикальном температурном профиле атмосферы. Обычно мы предполагаем, что соотношение влажного и сухого воздуха в посылке остается постоянным, когда он поднимается (или опускается) в атмосфере.
- Мы также предполагаем, что к участку не добавлен внешний источник тепла.
- Любая ненасыщенная посылка (относительная влажность менее 100%) будет охлаждаться (или остывать) со скоростью 9,8 ° C на 1000 метров (5,5 ° F / 1000 футов), пока относительная влажность не станет 100% (воздух станет насыщенным. ).
- Любая насыщенная посылка (посылка со 100% относительной влажностью) охлаждается медленнее. Это связано с тем, что в процессе конденсации водяного пара в жидкость выделяется тепло. Выделяемое тепло, добавляемое к атмосфере, замедляет скорость охлаждения.
Из-за множества различных воздействий на участок восходящего воздуха большинство, если не все, предположения не всегда будут на 100% верными.Однако «теория посылок», хотя и чрезмерно упрощает реальные процессы в атмосфере, является хорошим способом размышления о том, как атмосфера порождает погоду.
Плавучесть: положительная и отрицательная энергия
Причина просмотра посылок — помочь определить стабильность атмосферы. Когда ненасыщенный участок поднимается, он будет охлаждаться с фиксированной скоростью 9,8 ° C на 1000 метров (5,5 ° F / 1000 футов).
Если температура поднимающегося посылки упадет ниже температуры окружающей атмосферы (из-за его охлаждения), посылка станет более плотной, чем окружающая среда, и гравитация замедлит или даже обратит подъем.Это называется отрицательной энергией и означает, что атмосфера на этом уровне «стабильна».
Если температура поднимающегося участка остается выше, чем температура окружающей атмосферы (несмотря на его охлаждение), то этот участок, будучи менее плотным, чем окружающая среда, будет продолжать расти. Это называется положительной энергией и означает, что атмосфера на этом уровне «нестабильна».
Поднимается холодный воздух. Что это означает для климата Земли.
Легкость водяного пара сдерживает потепление климата в тропиках
Традиционно известно, что теплый воздух поднимается вверх, а холодный опускается.Но исследование Калифорнийского университета в Дэвисе показало, что в тропической атмосфере холодный воздух поднимается вверх из-за недооцененного эффекта — легкости водяного пара.
Этот эффект помогает стабилизировать тропический климат и смягчать некоторые последствия потепления.
Исследование, опубликованное сегодня в журнале Science Advances, является одним из первых, показывающих глубокое влияние плавучести водяного пара на климат Земли и энергетический баланс.
«Хорошо известно, что водяной пар является важным парниковым газом, который нагревает планету», — сказал старший автор Да Ян, доцент кафедры атмосферных наук Калифорнийского университета в Дэвисе и научный сотрудник Национальной лаборатории Лоуренса Беркли.«Но, с другой стороны, водяной пар обладает эффектом плавучести, который помогает отдавать тепло атмосферы в космос и уменьшать степень потепления. Без этой легкости водяного пара потепление климата было бы еще хуже ».
Влажный воздух легче сухого при тех же условиях температуры и давления. Это называется эффектом плавучести пара. Это исследование показало, что этот эффект позволяет холодному влажному воздуху подниматься, образуя облака и грозы в тропиках Земли.
Тем временем теплый сухой воздух тонет в чистом небе.Атмосфера Земли излучает в космос больше энергии, чем в противном случае без плавучести пара.
На этом рисунке показан эффект плавучести пара, при котором холодный влажный воздух поднимается вверх, потому что он легче сухого. (Да Ян / Калифорнийский университет в Дэвисе)
Исследование показало, что легкость водяного пара увеличивает тепловое излучение Земли примерно на 1-3 Вт на квадратный метр над тропиками. Это значение сравнивается с количеством энергии, улавливаемой удвоением углекислого газа в атмосфере. Расчеты авторов также предполагают, что радиационные эффекты плавучести пара экспоненциально возрастают с потеплением климата.
Более глубокое понимание эффекта плавучести пара и его стабилизирующей роли в тропиках также может улучшить моделирование облаков и грозы, а также климатические модели, говорится в исследовании.
«Теперь, когда мы понимаем, как легкость воды регулирует тропический климат, мы планируем изучить, точно ли модели глобального климата отражают этот эффект», — сказал ведущий автор исследования Сет Зайдель, аспирант-исследователь из Калифорнийского университета в Дэвисе
.
Исследование финансировалось Фондом Дэвида и Люсиль Паккард и U.С. Министерство энергетики.
Контактная информация для СМИ
Да Ян, Земля, воздух и водные ресурсы, 626-290-8865, [email protected]
Кэт Керлин, отдел новостей и СМИ, 530-752-7704, 530-750-9195, [email protected]
Медиа-ресурсы
Как температура влияет на давление воздуха
Давление: Как разница температур влияет на давление
TAMPA, Fla. — Давление означает все, когда дело доходит до прогнозирования погоды и изучения глобальных закономерностей.Высокое давление дает нам солнечную погоду, а низкое — ненастную. Этот урок будет разбит на две части в течение следующих двух недель. На этой неделе мы сосредоточимся на взаимосвязи между температурой и давлением. На следующей неделе мы узнаем о том, как давление влияет на наши погодные условия.
Во-первых, давайте начнем с определения давления воздуха. Это вес (сила) атмосферы Земли, давящая на любой объект на поверхности Земли.
Есть много единиц для описания давления воздуха.Двумя наиболее распространенными метеорологами метеорологическими единицами измерения являются «дюймы ртутного столба (Hg)» или «миллибары (мб)». Вы можете услышать, как метеоролог ссылается на эти единицы при описании силы урагана. Есть классный инструмент для измерения давления воздуха, он называется барометр.
НИЖЕ: пройдите викторину Ника о погоде!
Интересный факт! Среднее атмосферное давление составляет 1013,25 мбар или 29,92 дюйма ртутного столба. Что это значит? Это составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм! Подумай об этом.Выньте карандаш и давайте быстро посчитаем. Давайте посчитаем приблизительный вес атмосферы над стандартным листом бумаги размером 8,5 x 11 дюймов?
Найдите площадь листа бумаги, равную 93,5 квадратных дюйма. Умножьте это значение на 14,7 фунта на квадратный дюйм, и вы получите 1374 фунта воздуха над листом бумаги. Это большой вес!
Знаете ли вы, что каждый день на нашу голову приходится более 2 000 фунтов воздуха? Так почему же это нас не раздавило? Слава богу за крепкие позвонки! Наши тела тоже оказывают давление, и эти силы уравновешены.
Равновесие — прекрасная вещь!
Теперь, когда вы понимаете стандартное давление нашей атмосферы и его значение, давайте поговорим о том, как это влияет на погоду. Мы знаем, что давление на нашей планете сильно колеблется, а разница давлений порождает ветры и штормы.
Почему у нас меняется давление по всей планете? Это связано с температурой и нагревом планеты от солнца. Наклон нашей планеты заставляет земной шар нагреваться с разной скоростью.Некоторые области, такие как экватор, теплее других, особенно полюса. Холодный воздух более плотный, поэтому у него более высокое давление. Теплый воздух менее плотен и имеет более низкое давление.
Как солнце нагревает землю, так и воздух у земли согревается. Помните, что тепло менее плотно, чем холодный воздух, поэтому теплый воздух будет подниматься вверх. Это восходящее движение создает естественный вакуум, снижающий давление воздуха у поверхности Земли.
Представьте себе воздушный шар. Когда вы нагреваете воздух внутри воздушного шара, он заставляет его подниматься, потому что нагретый воздух менее плотен, чем более холодный воздух вокруг него.
С другой стороны, холодный воздух может создавать большие области высокого давления, потому что холодный воздух более плотный и парит у земли. Вспомните урок на прошлой неделе, когда мы продемонстрировали, как работают холодные фронты. Опускающийся воздух может создавать области высокого давления на поверхности Земли.
Когда под контролем высокое давление, воздух опускается. Опускающийся воздух сжимает атмосферу и препятствует образованию облаков. Опускающийся воздух также толкает вас к земле, поэтому вес над вами больше, чем в обычный день.
Обратное верно для системы низкого давления. При низком давлении воздух поднимается, охлаждается и конденсируется в грозовые облака, что может привести к дождливому дню. Поскольку поднимающийся столб воздуха весит меньше, давление воздуха ниже. Вспомните наш урок о круговороте воды. Водяной пар поднимается, охлаждается, конденсируется в облако, а затем образует дождь.
Давайте продемонстрируем, как температура и давление соотносятся друг с другом в этом эксперименте по дроблению.
Эксперимент: разваливающаяся банка
Цель: продемонстрировать, как давление изменяется в зависимости от температуры
Что вам понадобится:
— НАБЛЮДЕНИЕ ЗА ВЗРОСЛЫМИ
— Пустая банка из-под газировки
— Верхняя часть конфорки плиты
— Большая металлическая или стеклянная чаша, наполненная ледяной водой
— Щипцы кухонные
— Очки, перчатки и фартук (защитное снаряжение)
Процедура:
1.Наполните пустую металлическую или стеклянную миску ледяной водой
.
2. Включите плиту на средний огонь
3. Наполните пустую банку из-под газировки 2 дюйма воды
4. Поставьте банку из-под соды на плиту
5. Дать воде закипеть. Это когда вы увидите, как пар выходит из верхней части банки
.
6. Вместе со взрослым выключите плиту, возьмите щипцами банку с горячей газировкой и быстро переверните ее в таз, наполненный ледяной водой.
7. Следите за своими выводами
Результаты: Банку раздавили сразу после того, как поместили ее в емкость с ледяной водой.
Вывод: нагревание банки превратило часть воды в водяной пар. Теплый водяной пар был менее плотным, чем окружающая среда, поэтому он поднимался из банки. Это было видно как пар. Нагревание банки заставляет частицы воды расширяться, и, следовательно, общий объем воды внутри банки уменьшился, так как большая ее часть была потеряна из-за выхода водяного пара через верх.
Когда банку опрокинули в лужу с ледяной водой, банка рухнула сама на себя.Водяной пар, который остался внутри банки, быстро охладился и сконденсировался в капли воды, создав вакуум. Внезапно давление снаружи банки становится больше, чем внутри банки, в результате чего она разрушается сама по себе!
На следующей неделе мы узнаем, как из-за разницы давлений дует ветер.
Эксперимент № 3 Недели погодного образования — NBC10 Филадельфия
Добро пожаловать на Неделю погодного образования @ Home! Всю неделю мы приносим родителям и ученикам интересные научные эксперименты от команды NBC10 First Alert Weather — и Philadelphia Phillies!
Для получения дополнительной информации о программе Weather Education Week @ Home щелкните здесь.
Чтобы просмотреть версию этого эксперимента для печати, щелкните здесь.
Для этого эксперимента давайте проверим разницу между плотностью теплой воды или воздуха и более холодной воды или воздуха. А еще зацените внешность бывшего ближе Филлис Брэда Лиджа!
Если вы попробуете этот эксперимент, возьмите видео и загрузите его сюда — мы можем использовать его на NBC10!
Нужно:
- 2 прозрачных стакана или банки одинакового размера
- Горячая вода
- Холодная вода
- 1 ложка
- 1 пластиковая карточка
- синий и красный пищевой краситель
- 1 банка или блюдо (по желанию)
Шаги:
- Заполните два стакана полностью до верха.Один с горячей водой, другой с холодной водой.
- Переложите оба стакана в форму или тарелку (это ваша зона разлива).
- Добавьте синий краситель в холодное стекло. Помешивать.
- Добавьте красную краску в горячее стекло. Помешивать.
- Закройте верх синего холодного стекла пластиковой карточкой. Он должен присосаться к стеклу, но если этого не произойдет или вы пролили немного воды, ничего страшного.
- Удерживая карту на стеклянной крышке, переверните синее холодное стекло вверх дном.
- Установите его на теплое красное стекло и убедитесь, что оно идеально выровнено.
- Медленно вытяните пластиковую карту, действующую как разделитель. Проще всего будет поручить это второму человеку, пока первый держит очки в неподвижном состоянии. Опять же, если вы пролили воду, ничего страшного!
- Наблюдайте, что происходит с водой — делайте заметки о цветах. Очки должны стать фиолетовыми.
- Вымойте очки.
- Повторите шаги 1–9, за исключением того, что теперь накройте теплое красное стекло пластиковой карточкой и переверните его на синее холодное стекло.
- Обратите внимание на разницу в цветах! Красный остается сверху, синий — снизу.
Помешивать.Что случилось?
Вы только что проверили плотность воды при разных температурах! В первый раз холодная голубая вода погрузилась в красную теплую воду.
Мы видели фиолетовую воду через оба стакана. Это потому, что холодная вода была более плотной, чем теплая. Во второй раз теплая красная вода продолжала плавать над голубой холодной водой. Это потому, что теплая вода была менее плотной, чем холодная. Цвета не смешались!
Те же правила применяются к плотности воздуха.Холодный воздух более плотный
чем теплый воздух. Итак, когда к городу приближается холодный фронт, холодный воздух будет
быстро вытолкните теплый воздух вверх. Когда с воздухом достаточно влаги
массы, это может вызвать пасмурные, дождливые и даже штормовые условия. Это случилось
относительно быстро, так как холодный фронт проходит. Думайте о холодном воздухе как о клине,
поднимая теплый воздух, царивший над городом. Напротив, теплый
спереди, приносит разные условия. Когда теплый фронт приближается к области,
теплый воздух будет медленно скапливаться поверх холодного, прежде чем он сможет окончательно перемешаться
и двигаться по городу.Когда достаточно влаги, это иногда может вызвать
облачно, дождливо или даже туманно.
Обычно это изменение и
воздействия более продолжительны.
DK Science: Weather
Погода — это ежедневное состояние атмосферы в определенном месте и в определенное время? теплый ли воздух или прохладный, влажный или сухой, неподвижный или движущийся, идет ли дождь или снег. МЕТЕОРОЛОГИЯ — это изучение погоды. Солнце — движущая сила погоды. Он неравномерно нагревает воздушные массы в разных частях земного шара, создавая перепады атмосферного давления.Это вызывает ветры, поскольку воздух перемещается из зон высокого давления в зоны низкого давления. ПОГОДНЫЕ ФРОНТЫ возникают там, где сталкиваются движущиеся массы воздуха.
Погодные фронты — это пограничные зоны, где массы воздуха разной температуры и влажности (влажности) встречаются и сталкиваются друг с другом. Теплый воздух менее плотный или более легкий, чем холодный, поэтому он поднимается над холодным воздухом. Поднимающийся теплый воздух создает область низкого давления или депрессии. Депрессии связаны с нестабильными погодными условиями, в том числе с сильными ветрами и дождливыми периодами.
Теплый фронт возникает, когда масса теплого воздуха встречается с массой холодного воздуха. Теплый воздух медленно поднимается над холодным, образуя зону низкого давления. Когда поднимающийся теплый воздух охлаждается, влага в нем конденсируется, образуя облака, вызывая изморось или дождь.
Холодный фронт возникает, когда масса холодного воздуха движется по направлению к массе теплого воздуха. Когда они сталкиваются, образуется крутой фронт, и теплый воздух заставляет быстро подниматься. Это создает высокие грозовые тучи и приносит проливные дожди.
Холодные фронты часто следуют за теплыми фронтами на несколько часов. Вращение Земли изгибает движущиеся массы воздуха, заставляя фронты закручиваться по спирали вокруг друг друга. Теплый и холодный воздух сливаются, образуя закрытый фронт, приносящий облачное небо и дождь.
Метеорология — это изучение атмосферных условий и погодных систем. Перед метеорологами стоит сложная задача прогнозирования погоды на ближайшие несколько дней (краткосрочные прогнозы) и на неделю или около того (долгосрочные прогнозы).