Я познаю мир. Естествознание
Шрифт:
Считается, что тепло в таких случаях передается при помощи особых тепловых волн, испускаемых источником излучения, например Солнцем или костром.
Излучение есть у всех тел, температура которых выше абсолютного нуля. Эти волны особенно хорошо улавливаются темными телами. Мы можем видеть лишь часть этих волн, только те, которые испускают очень горячие тела, например Солнце, спираль лампочки, тлеющие угольки.
Разные поверхности могут отражать или поглощать эти волны. Если тело поглощает тепловые волны, оно нагревается так же, как нагревается в солнечный день черная куртка.
Не все вещества прозрачны для тепловых волн. Вода, например, не пропускает теплового излучения, зато хорошо пропускает свет, а раствор йода – наоборот. В оранжерее стекла действуют как ловушки тепла, пропуская свет солнца, но не выпуская тепло на улицу.
Количество тепла, которое мы получаем через излучение, зависит от расстояния. Земля получает гораздо больше солнечного тепла, чем, например, Плутон, самая далекая планета Солнечной системы. Даже Марс, следующая после Земли планета от Солнца, получает в 2 раза меньше тепла, чем Земля.
Как связаны тепло и работа?
Тепло можно превратить в работу. Доказательством этого может служить существование большего количества тепловых двигателей и тепловых электростанций. Горячий пар способен совершать работу, если ему предоставлена возможность расширяться. Это было использовано в первых паровых машинах и паровозе. Температура пара при этом понижается.
Для того чтобы превратить энергию, содержащуюся в органических веществах, в тепло, их, как правило, нужно сжечь. Мы делаем это, когда сжигаем стволы деревьев, каменный уголь, природный газ и нефть – все это примеры тел, которые хранят запасы энергии. Каждый, кому приходилось часто разводить костры, знает, что древесина некоторых деревьев горит жарче. Так и все остальные типы топлива выделяют разное количества тепла.
Пища, которую мы едим, используется в нашем организме, в том числе как топливо. Пища нужна для поддержания постоянной температуры тела, возобновления тканей и физической работы. Часть энергии пищи может быть запасена в виде жира и использована, например, во время болезни. Доказано, что лишь треть энергии, которую человек пополняет при помощи пищи, используется для работы мышц. Разная пища содержит разные вещества и запасы энергии. Жир и сахар дают нам больше энергии, чем сок или молоко.
Как устроена паровая машина?
Считается, что первой паровой машиной стала игрушка, которая была изобретена около 4000 лет назад Героном Александрийским.
Первая паровая машина Герона Александрийского
Она состояла из пустотелого шара и двух загнутых трубок. Если такой шар закрепляли над огнем, то пар, вырываясь из трубок, заставлял шар вращаться.
Несмотря на давность идеи, впервые с пользой применять пар стали в XVIII веке. Начало паровой эпохи связывают с именем английского кузнеца Томаса Ньюкомена, который придумал паровую машину для откачивания воды из угольных шахт.
Что такое влажность?
Если и есть на свете что–то, что интересно, безусловно, всем, то это, наверное, прогноз погоды.
От климата зависят одежда и тип жилищ в данной местности. Каникулы могут из–за погоды превратиться в кошмар, а могут стать самым лучшим временем года. От погоды зависит, здоровы ли люди или болеют. Климат одной местности оказывается более или менее постоянным, а погода может полностью поменяться за один день. Что же вызывает изменение погоды?
Одним из самых важных свойств воздуха является влажность. Даже над пустыней воздух не бывает совсем сухим. Вода испаряется с поверхностей морей, океанов, рек и озер. Это приводит к тому, что в воздухе постоянно содержится около 4% воды.
Вода не может испаряться все время. Воздух на определенном этапе перестает принимать в себя водяные пары. Такая предельная влажность воздуха считается 100%. Если говорят, что относительная влажность воздуха 75%, это значит, что воздух на три четверти (75%) исчерпал свои возможности по насыщению водой.
От влажности часто зависит состояние людей. Если воздух сухой, испарение воздуха через выдыхание идет быстрее, чем во влажном воздухе. При таких условиях человек замерзает быстрее. Чем быстрее испарение, тем больше охлаждается тело. Для того чтобы человек чувствовал себя хорошо, нужно чтобы воздух был насыщен влагой на 40–60% от возможного, то есть его относительная влажность должна быть 40–60%. Однако зимой в наших домах, школах и других помещениях влажность редко бывает выше 20%. Такие условия не прибавляют здоровья людям.
В ясную, холодную ночь листья, трава и другие предметы охлаждаются так сильно, что воздух, который соприкасается с ними, уже не может удерживать содержащийся в нем пар, и часть его выпадает в виде капель воды, которые мы называем росой. Если температура совсем низкая, то замерзшая роса называется инеем.
Как солнце влияет на погоду?
Погода во всем мире постоянно меняется, и в этих изменениях участвуют солнечное излучение, влага и воздух. Солнце вызывает изменения во влажности воздуха и различия в атмосферном давлении в разных точках Земли. Поэтому возникают ветры, которые переносят над сушей водяной пар, образовавшийся над поверхностью океана или озера.
Схема циркуляции атмосферы
Если бы Земля не вращалась вокруг своей оси, большая часть теплого воздуха поднималась бы в районе экватора, в самой жаркой части Земли. Причиной подъема более теплого воздуха, как мы уже знаем, служит его расширение при нагревании. Холодный воздух спускался бы к поверхности, в основном около полюсов.
Вращение планеты вызывает смещение поднявшегося над экватором воздуха, и через некоторое время он движется уже не на север, а почти точно на восток. В этих районах образуются области высокого давления, потому что там происходит накопление воздуха. Отсюда воздух начинает двигаться к северу, и это служит причиной возникновения западных ветров. А там воздух, который возвращается к экваторам, становится северо–восточным и юго–восточным пассатом. Эти два знаменитых ветра сталкиваются в районе экватора и вызывают штиль.