МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ОСНОВНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА п. СЕВЕРНЫЙ
ДОКЛАД НА ТЕМУ:
«Как образуется роса, иней, дождь и снег в природе»
Доклад подготовил
ученик 8 класса
Рубцов Дима
Учитель физики
Гусарова Лариса Александровна
2012г
Как образуется роса, иней, дождь и снег в природе.
Образование росы, инея, дождя и снега - интересное географическое и физическое явление, которое с каждой точки зрения объясняется по-разному. Но для того чтобы лучше понять, что происходит в природе при этих явлениях, лучше обратиться к законам и формулам физики. В атмосфере всегда есть водяной пар. Это происходит из-за непрерывного испарения воды с поверхности океанов, морей, рек и озер. В разных местах влажность воздуха различна из-за различия в климате и распределения внутренних вод на поверхности воды. Например, над поверхностью экваториальных морей влажность очень высокая, а над пустынями очень низкая. Хотя водяного пара мало в воздухе, но именно этот пар определяет погодные условия. Кроме испарения важную роль играет процесс конденсации. В природе конденсация водяного пара происходит по-разному: может образоваться роса или иней, выпасть дождь или снег.
Рассмотрим образование росы. Ее можно увидеть только ранним утром. В жаркий летний день с поверхности озер, рек, водоемов и растений происходит испарение воды. Ночью, когда температура падает и может достичь такого значения, при котором водяной пар становится насыщенным. Такая точка называется точкой росы. В это время насыщенный пар конденсирует и оседает на поверхность земли и на листьях растений. Поэтому росу мы можем увидеть только ранним утром, когда она еще не испарилась под действием солнечных лучей. Образование инея похоже на образования росы, но отличие лишь в том, что роса появляется в жаркое время года, а иней - в холодное время, то есть зимой или поздней осенью. Во время оттепели влажность воздуха повышается. Если после этого температура станет меньше нуля по Цельсию, то сконденсировавшаяся вода будет замерзать и оседает на поверхности земли и растений. Иней, как и росу, можно наблюдать только утром из-за того, что ночью обычно холоднее, чем днем.
Осадки играют важную роль в круговороте воды в природе и в жизни животных и растений. Обычно они образуются так. Вода в больших количествах испаряется с поверхности океанов, морей, рек и озер, пар поднимается на несколько километров вверх. Температура там достаточно низкая, и пар конденсируется и превращается в мельчайшие капли, которые как бы плавают в атмосфере. Огромное количество этих капелек образуют облако. Под действием воздушных потоков они переносятся на огромные расстояния, иногда преодолевая несколько тысяч километров. В процессе своего движения они сталкиваются между собой, превращаясь в более крупные капли. Когда они достаточно вырастут, то упадут на землю в виде дождя. Снег образуется аналогичным образом, но в холодное время, когда температура на высоте, где пар конденсируется, меньше нуля. При этом образуются не капли воды, а кристаллики льда.
Слайд 2
Природа необычайно разнообразна, она поистине неисчерпаема. Изучение физики природных явлений имеет, прежде всего, огромную познавательную ценность. Природа- эта гигантская физическая лаборатория- наглядно демонстрирует разные физические явления. Постигая физику явлений природы, мы учимся видеть красоту в физике. Ведь по-гречески «физика»- это «наука о природе». В работе рассказывается о таких красивых явлениях, как образование росы, инея, дождя и снега. В этой работе затрагивается только часть этой темы, рассмотрен был только переход вещества (воды) из одного состояния в другое.
Слайд 3
Образование росы, инея, дождя и снега - интересное географическое и физическое явление, которое с каждой точки зрения объясняется по-разному. Но для того чтобы лучше понять, что происходит в природе при этих явлениях, лучше обратиться к законам и формулам физики.
Слайд 4
В атмосфере всегда есть водяной пар. Это происходит из-за непрерывного испарения воды с поверхности океанов, морей, рек и озер. В разных местах влажность воздуха различна из-за различия в климате и распределения внутренних вод на поверхности воды. Например, над поверхностью экваториальных морей влажность очень высокая, а над пустынями очень низкая. Хотя водяного пара мало в воздухе, но именно этот пар определяет погодные условия. Кроме испарения важную роль играет процесс конденсации. В природе конденсация водяного пара происходит по-разному: может образоваться роса или иней, выпасть дождь или снег.
Слайд 5
Как образуется роса
Роса - вид атмосферных осадков, образующиеся на поверхности земли, растениях, предметах, крышах зданий, автомобилях, других предметах. Рассмотрим образование росы. Ее можно увидеть только ранним утром. В жаркий летний день с поверхности озер, рек, водоемов и растений происходит испарение воды. Ночью, температура падает и может достичь такого значения, при котором водяной пар становится насыщенным. Такая точка называется точкой росы. В это время насыщенный пар конденсирует и оседает на поверхность земли и на листьях растений. Поэтому росу мы можем увидеть только ранним утром, когда она еще не испарилась под действием солнечных лучей.
Слайд 6
Образование инея
ИНЕЙ - тонкий снежный слой, образующийся благодаря испарениям на охлаждающейся поверхности в холодные ночи. Образование инея похоже на образование росы, но отличие лишь в том, что роса появляется в жаркое время года, а иней - в холодное время, то есть зимой или поздней осенью. Во время оттепели влажность воздуха повышается. Если после этого температура станет меньше нуля по Цельсию, то сконденсировавшаяся вода будет замерзать и оседать на поверхности земли и растений. Иней, как и росу, можно наблюдать только утром из-за того, что ночью обычно холоднее, чем днем.
Слайд 7
Как Образуется дождь
Осадки играют важную роль в круговороте воды в природе и в жизни животных и растений. Обычно они образуются так. Вода в больших количествах испаряется с поверхности океанов, морей, рек и озер, пар поднимается на несколько километров вверх. Температура там достаточно низкая, и пар конденсируется и превращается в мельчайшие капли, которые как бы плавают в атмосфере. Огромное количество этих капелек образуют облако. Под действием воздушных потоков они переносятся на огромные расстояния, иногда преодолевая несколько тысяч километров. В процессе своего движения они сталкиваются между собой, превращаясь в более крупные капли. Когда они достаточно вырастут, то упадут на землю в виде дождя.
Слайд 8
Как Образуется снег
Снег образуется аналогичным образом, но в холодное время, когда температура на высоте, где пар конденсируется, меньше нуля. При этом образуются не капли воды, а кристаллики льда.
Слайд 9
Агрегатное состояние вещества
С точки зрения физики состояние одного и того же вещества, отличающееся взаимным расположением и характером движения частиц (атомов, молекул) От того, как располагаются молекулы и атомы вещества, от того, как они взаимодействуют, зависит физическое свойство вещества. ГАЗ конденсация испарение кипение Десубли- мация ЖИДКОСТЬ отвердевание кристаллизация плавление ТВЕРДЫЕ Сублимация Возгонка Еп ˃ Еж молекул
Слайд 10
Парообразование- переход вещества из жидкого состояния в газообразное. При помощи парообразования мы видим туман.
Газовые тела не сохраняют ни объема, ни формы. Парообразование Жидкость – это вещество, сохраняющее объем, но не сохраняет своей формы. Еж Еп
Слайд 11
Когда идет процесс парообразования, жидкости требуется сообщить некоторое количество теплоты, а если пар превращается в жидкость, то количество теплоты выделяется. Количество теплоты, необходимое для парообразования и выделяющееся при конденсации, определяется по формулам: Q= Lm Q= -Lm
Слайд 12
Q= Lm Эта формула показывает сколько теплоты необходимо жидкости массой 1кг для превращения в пар. Qколичество теплоты, которое необходимо сообщить для нагревания тела(или выделяемого при остывании)зависит, от массы этого тела, от изменения его температуры и рода веществ и обозначается буквой Q, измеряется в джоулях (Дж) или в килоджоулях (кДж) L- удельная теплота парообразования m- масса
Слайд 13
Эта формула показывает сколько теплоты необходимодля конденсации. -L выделяется при конденсации теплоты m масса Qколичество теплоты, которое необходимо сообщить для нагревания тела(или выделяемого при остывании) зависит, от массы этого тела, от изменения его температуры и рода веществ и обозначается буквой Q, измеряется в джоулях (Дж) или в килоджоулях (кДж) Q= -Lm
Слайд 14
Конденсация- переход вещества из газообразного состояния в жидкое. Конденсация объясняет появление росы. конденсация Конденсация – процесс перехода молекул из пара в жидкость. Внутренняя энергия пара при таком переходе уменьшается. 3. Конденсация водяного пара связана с повышением температуры окружающего воздуха. Пар отдает энергию Внутренняя энергия жидкости меньше, чем пара
Как образуется снег
Все воспринимают снег, как простой атмосферный осадок. На самом деле, это мельчайшие кристаллики льда, которые образовались из водяного пара. Мы привыкли видеть снег в форме снежинок или их групп (хлопьев). Механизм его образования довольно прост: капли воды, которые сконцентрированы в облаках, замерзают при низких температурах. В итоге образуются маленькие кристаллы льда, которые в процессе падения наращивают массу и поддаются воздействию ветра. Это и объясняет их форму.
Форма одного кристалла обладает шестью концами. Стоит отметить, что углы между каждыми концами всегда правильные и равняются 60 или 120 градусам. Этому способствуют конструкция молекулы воды. Многообразие снежинок просто поражает. В мире невозможно найти две идентичные снежинки. А вот хруст при сдавливании, который издает снег, происходит за счет их излома, точнее кристаллов, из которых они образованы.
Как образуется иней
Образуется этот вид осадков вследствие процесса десублимации, то есть перехода водяного пара (газообразного вещества) в твёрдое состояние. Содержится пар в атмосферном воздухе. Иней оседает на поверхность растений, почвы, предметы, которые расположены на земле, а также на снежный покров. Сам процесс объясняется достаточно просто: в результате оттепелей происходит испарение, которое при снижении атмосферных температур равномерно замерзает. При этом на многих поверхностях образуются красивые узоры и рисунки.
Для инея самым подходящим местом расположения выступает шероховатая поверхность, что имеют низкую проводимость тепла (к примеру, открытая почва или деревянная лавочка). Обычно он образовывается в безветренные ночи. Если же погода через-чур ветреная, то образование инея не произойдет, так как мощный поток ветра препятствует данному процессу. А вот легкий ветерок, наоборот, формирует отличные условия для образования инея. Именно благодаря активному движению воздушных масс, влага, которая испаряется, соприкасается с другими поверхностями.
Как образуется роса
Увидеть это природное явление можно ранним утром. Лучше всего наблюдать при первых лучах солнца. В жаркое время испаряется достаточно большое количество влаги, которая остается в увлажненном воздухе. Ночные температуры помогают собрать влагу в конденсат, который в дальнейшем опускается на поверхность. С самого утра эту влагу можно заметить повсеместно.
Роса появляется лишь при теплых температурах. В разных регионах – разная интенсивность возникновения росы. Чаще всего ее можно наблюдать в местах с тропическим климатом.
Как образуется дождь
На самом деле, объяснить образование дождя довольно просто. Когда, нагретые от высоких температур, воздушные потоки несут водяной пар вверх к облакам, низкие температуры, находящиеся там, превращают пар в ледяные кристаллики. Вследствие формирования кристалликов, значительно возрастает их вес, что приводит к падению их на землю. Во время полета, на замороженные кристаллики воздействуют теплые потоки воздуха, которые способствуют их переходу из твердого состояния в жидкое. Именно так, капли воды достигают поверхности земли. Эти осадки называются дождем.
При воздействии воздушных потоков, тучи переносятся на значительные расстояния, иногда преодолевая тысячи км. В процессе столкновения между собой, они объединяются. А когда масса их становится более высокой, капли опадают на землю.
Интересным является то, что они имеют идентичную форму. Варьируется лишь размер, он может достигать 6 мм в диаметре. Такие капли называют морось. При столкновении с земной поверхностью большие капли разбиваются, образуя множество мелких. Интенсивные дожди можно наблюдать в уголках планеты, где больше всего происходит испарение. При жарком климате испарение происходит быстрее, поверхность нагревается, что и способствуют превращению пара в дождь.
В метеорологии осадками называется вода, которая падает на поверхность земли из атмосферы в жидкой или твердой формах под действием силы тяжести. Поэтому такие явления, как дождь, снег, град, - это осадки. Рассмотрим вопрос о том, как образовывается дождь, снег, град, а также роса и иней.
Что представляют собой облака и тучи?
Перед тем как разобрать вопрос, как образовывается дождь и другие типы осадков, рассмотрим такие природные объекты, как облака и тучи, с точки зрения физики, поскольку они играют важную роль в процессе появления осадков.
Облака и тучи представляют собой скопление небольших капелек или кристалликов воды, которые находятся во взвешенном состоянии в атмосфере. Состоит ли данное облако из кристалликов или мелких капелек воды, зависит от высоты над поверхностью земли этого облака и температуры. Образуются облака в результате того, что теплые и влажные массы у поверхности воды в морях и океанах поднимаются, охлаждаются и конденсируются в мелкие капли. Эти капли настолько маленькие, что не видны невооруженным глазом. Их совокупность и образует облака и тучи. Если эти капли по той или иной причине станут увеличиваться в размерах, то они упадут на землю.
Образование дождя
Чтобы понять, как образовывается дождь, следует обратить внимание на размер взвешенных в атмосфере капель воды, которые составляют облако. Когда эти капли начнут сталкиваться и соединяться друг с другом, то при определенном критическом размере сила тяжести заставит их падать вниз, на землю. При этом они приобретают скорость от 4 до 8 м/с.
Дождевая капля имеет размер порядка 1 мм (от 0,7 мм до 5 мм). Чтобы достигнуть этого размера, капельки облака должны увеличить свою массу в миллионы раз. В связи с этим толщина облака должна быть больше некоторого размера. Некоторые облака могут достигать в толщину 12 км, при этом они способны приводить к образованию мощных и продолжительных ливней, а в некоторых случаях даже града.
Большая толщина облаков и туч позволяет капелькам подниматься в их толще вверх, соединяясь при этом с другими капельками. В результате этого процесса образуются крупные капли, которые и падают в виде дождя. Еще один механизм, который объясняет, как образовывается дождь, заключается в следующем: поднимаясь в толще тучи, мелкая капелька охлаждается и кристаллизуется. Эти кристаллики падают на землю, при падении они нагреваются и превращаются в воду.
Феномен вирга
Вирга - который идет в атмосфере, но поверхности земли не достигает. Этот природный феномен можно объяснить, если рассмотреть вопрос с точки зрения физики. Как образуется дождь такого рода? Дело в том, что между большой тучей, способной к образованию осадков, и поверхностью земли могут существовать слои воздушных масс, которые будут сильно разогретыми и сухими. В таком случае падающие из толщи тучи капли воды при попадании в эти горячие и сухие воздушные массы будут просто-напросто испаряться снова и никогда не достигнут поверхности земли.
Образование снега
Продолжим разбирать вопрос, роса и снег. Теперь остановимся на процессе образования твердых осадков - снега.
Снег - это твердая форма существования воды, которая падает на поверхность земли в виде снежинок. Снежинки образуются, когда маленькие капельки воды в тучах охлаждаются до температур ниже 0 °C и кристаллизуются. Для того чтобы образовывался снег, недостаточно низких температур, еще должен существовать некоторый уровень влажности в атмосфере. Существуют места на земле, которые являются достаточно холодными, но из-за сухого воздуха снег в них практически не идет.
Образование града
Исследуя вопрос, иней, дождь и снег, нельзя не упомянуть про град. В отличие от снега, которому достаточно для образования небольших низких температур, град образуется тогда, когда температура ниже -15 °C. Поскольку температура в атмосфере уменьшается с увеличением высоты, град образуется в верхней части толстых облаков, где температуры опускаются до -50 °C. Такие облака называются кучево-дождевыми. В их нижней части вода находится в виде маленьких жидких капелек, а в верхней части - в виде кристалликов льда. Эти кристаллики постепенно растут благодаря капелькам воды, поднимающимся из нижней части тучи из-за восходящих воздушных потоков. Когда кристаллик достигает критического размера, он падает на землю. Отметим, что не все кристаллики льда достигают поверхности земли, поскольку они тают в процессе падения.
Роса и иней
Завершим рассмотрение вопроса, как образуется дождь, снег, роса и иней, физическим объяснением двух последних явлений, то есть образования росы и инея.
Оба этих явления связаны с суточными колебаниями температур в атмосфере. Для их понимания следует знать, что растворимость воды в газообразном виде в атмосфере зависит от температуры. Чем больше температура воздуха, тем больше воды в виде пара может в нем раствориться. Днем солнце разогревает воздух и приводит к испарению воды и повышению влажности в атмосфере. Ночью воздух охлаждается, растворимость водяного пара в нем снижается, лишняя вода конденсируется в виде маленьких капелек, которые выпадают в форме росы.
Иней образуется аналогичным образом, только в этом случае либо температура воздуха опускается ниже нуля, что приводит к замерзанию капелек воды в атмосфере, либо поверхность земли является достаточно холодной, и выпавшая на нее роса кристаллизуется.
Мир вокруг нас удивителен. Погрязнув в рутине повседневной жизни, мы слишком редко замечаем это. Однако не знать, как образуются роса, иней, дождь и снег, просто стыдно, потому что ответ на этот вопрос знают даже школьники.
Как образуется роса с точки зрения физики?
Образование капелек воды по утрам на траве и растениях долгое время волновало ученых. Этим вопросом занимался еще Аристотель. Однако представления ученых об этом природном явлении вплоть до XVIII века было ошибочным. Рассматривая, как образуются роса, иней, дождь и снег, исследователи считали, что это происходит примерно одинаково. Однако современная наука говорит нам, что это далеко не так. Для того чтобы разобраться, как же образуется роса, нужно сначала узнать кое-что о воздухе. И эта важная деталь состоит в том, что в нем содержится некоторое количество влаги. Причем в теплом воздухе ее больше, чем в холодном. Поэтому летом мы и можем наблюдать на листочках растений и траве росу. Воздух соприкасается с холодной поверхностью, что приводит к конденсации некоторой доли содержащейся в нем влаги. Причем температура поверхности должна быть ниже определенной величины. Ее называют «точкой росы». Она зависит от давления и некоторых других параметров.
Роса или нет?
В домашних условиях можно провести, например, такой опыт. Необходимо налить воду в стакан или металлический сосуд. Затем нужно добавить туда лед. Однако роса образуется не сразу, а только тогда, когда сосуд остынет до определенной температуры. Точно так и в природе. Влажный воздух соприкасается с холодной поверхностью, что приводит к образованию капелек росы. Земля и тропинки остывают значительно меньше, чем растения, поэтому на них ее не найти. Но не все, что мы наблюдаем утром на листьях и траве, является росой. Основная часть влаги выделяется самими растениями. Этот процесс начинается днем для того, чтобы защитить растения от жарких солнечных лучей. В некоторых районах Земли росы выпадает настолько много, что ее используют для водопоя животных.
Об инее
Это еще один вид осадков. На вопрос о том, как образуется иней, физика дает следующий ответ: в процессе десублимации газообразное вещество (в данном случае водяной пар) переходит в твердое состояние. Как мы уже говорили, в воздухе изначально присутствует влага. Деревья покрылись инеем вследствие того, что при оттепели происходит ее испарение, а потом, когда температура падает, все замерзает. Самым подходящим местом для образования красивых узоров является шероховатая поверхность с низкой проводимостью тепла, например, деревянная лавочка или открытая почва. Иней обычно появляется ночью, когда есть легкий ветерок. Он способствует тому, что влага во время испарения соприкасается с различными поверхностями. Чересчур ветреная погода, напротив, препятствует появлению иголочек инея.
Как образуется снег с точки зрения физики?
Без этого атмосферного осадка трудно представить зиму в средних широтах. Рассказывая, как образуются роса, иней, дождь и снег, нужно понимать, что последний представляет собой кристаллики льда. Они получаются в результате замерзания водяного пара. В облаках содержатся капли воды. Когда при низких температурах они замерзают, то образуются мелкие кристаллики льда. Во время падения они под воздействием ветра «склеиваются» друг с другом. Это и объясняет красивую форму снежинок. Каждая из них всегда имеет шесть лучей. Углы между ними могут равняться 60 или 120 градусам. Такая точность связана с особенностями конструкции молекулы воды. Двух одинаковых снежинок не бывает. Хруст, который мы слышим под ногами, проходя по заснеженным тропинкам, происходит из-за разлома кристаллов, из которых состоят хлопья этого атмосферного осадка.
С чем связан цвет снега?
Дети любят задавать разные вопросы об окружающем мире. Со временем люди перестают удивляться всему вокруг. Однако, отвечая на вопрос "как образуются роса, иней, дождь и снег", нельзя не заинтересоваться, почему последний кажется нам именно белым, ведь вода является прозрачной. И здесь на помощь приходит физика. Нас окружает электромагнитное излучение, большая часть волн которого недоступна невооруженному человеческому глазу. Солнечные лучи содержат видимый спектр, то есть семь основных цветов: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый и красный. Если слить их вместе, то получится... белый. Если предмет поглощает световые волны, то мы видим его черным. Если же он их полностью отражает, то прозрачным. Например, так происходит со льдом или водой. Апельсин является оранжевым, потому что он поглощает все цвета, кроме этого. Снег отражает весь видимый спектр. Поэтому он видится нам белым, как и солнечный свет. Вода и лед имеют более гладкую структуру, поэтому кажутся прозрачными. Рассматривая, как образуется снег, с точки зрения физики, можно понять, что по своей структуре он состоит из множества кристалликов воды, каждый из которых отражает свет под разным углом.
Почему идет дождь?
Объяснить это атмосферное явление с точки зрения физики достаточно легко. Сам процесс похож на образование снега, с той лишь разницей, что дождь идет при более высокой температуре воздуха. Водяной пар испаряется и несется к облакам. На высоте температура воздуха гораздо ниже. Поэтому пар превращается в ледяные кристаллики. Затем падает под действием силы земного притяжения. Во время полета кристаллики попадают под воздействие теплого воздуха и размораживаются. Когда они достигают поверхности земли, они уже являют собой капли воды. Их и называют дождем. Под воздействием ветровых потоков тучи могут переноситься на значительные расстояния. Иногда они преодолевают тысячи километров. Если в пути тучи сталкиваются друг с другом, то они объединяются. Когда их масса становится слишком высокой, начинает идти дождь. Интересно, что капли имеют идентичную форму. Они различаются только размером. Бывают капли, которые достигают даже шести миллиметров в диаметре. При столкновении с землей они разбиваются, создавая множество мелких. Больше всего дождей можно наблюдать в регионах с жарким тропическим климатом.
Из-за чего потеют окна?
Существует несколько вариантов появления конденсата. Например, он может появляться исключительно утром или только в зимнее время года. Отдельно нужно рассматривать ситуацию, когда вода скапливается на подоконнике. Или потеет окно в одной комнате, а в других этого не происходит. Появление конденсата идентично по своей природе процессу образования росы, который мы обсудили в начале статьи.
