Madame Lelica

Videnskab Lektion: Jord, Vand, Luft og Ild

De gamle Grækere troede, at der var fire elementer, som alt var lavet af: jord, vand, luft og ild. Denne teori blev foreslået omkring 450 F. kr., og det blev senere støttet og tilføjet til ved Aristoteles.

(Aristoteles foreslog også, at der var et femte element, aether, fordi det syntes mærkeligt, at stjernerne ville være lavet af jordiske elementer., Han ville blive overrasket over at høre, at de faktisk består af mange elementer, der findes på jorden og er så varme, at de kunne siges at være i brand hele tiden!ideen om, at disse fire elementer – jord, vand, luft og ild – udgjorde alt stof, var hjørnestenen i filosofi, videnskab og medicin i to tusinde år (børn elsker at stille spørgsmål om elementerne).

elementerne var “rene”, men kunne ikke findes i den tilstand på jorden. Alle synlige ting bestod af en kombination af jord, vand, luft og ild.,

de fire elementer blev endda brugt til at beskrive de fire temperamenter, en person kunne have, og Hippokrates brugte de fire elementer til at beskrive de fire “humorer”, der findes i kroppen. Disse teorier erklærede, at temperamenterne og humorerne skulle være i balance med hinanden for at en person kunne have det godt både mentalt og fysisk.

mens vi ved nu, at disse tidligere teorier er falske, er de fire elementer på en måde i overensstemmelse med de fire stofstilstande, som moderne videnskab har aftalt: fast (jord), væske (vand), gas (luft) og plasma (brand).,

Selv om Grækerne mente, at de fire elementer var uforanderlig karakter, alt var bygget op af forskellige elementer, som blev holdt sammen eller skubbet fra hinanden med kræfter af tiltrækning og frastødning, der forårsager stoffer ser ud til at ændre sig. Dette svarer til hvad der virkelig sker med elementer og alle molekyler på atomniveau.

materie er alt, hvad der har masse og volumen og består af atomer, som er de mindste partikler af stof. Binding forekommer blandt atomer for at fremstille større molekyler. (Klik her for at lære mere om limning.,) Masse er, hvor meget stof er i et objekt, mens volumen er, hvor meget plads objektet tager op. Hvordan atomer er arrangeret i et objekt bestemmer, om det er et fast stof, Væske, gas eller plasma.

• i et fast stof pakkes atomerne tæt sammen i et ordnet mønster og kan ikke bevæge sig, hvilket giver et fast stof et bestemt volumen og form. Eksempler på faste stoffer omfatter sten, træ, metal og is.
• i en væske er atomerne tæt sammen, men kan bevæge sig rundt om hinanden. Dette gør det muligt for en væske at tage form af den beholder, den er anbragt i., Eksempler på væsker omfatter stuetemperatur vand, stuetemperatur kviksølv og varm lava (smeltet sten).
• i en gas er der mere plads mellem atomer. Atomerne kan bevæge sig så frit, at hvis gassen ikke er fanget i en beholder, vil atomerne diffundere og sprede sig gennem atmosfæren. Eksempler på gasser er ilt og kvælstof (i luften vi indånder), helium og damp (vanddamp).
• i et plasma er atomerne fordelt på samme måde som gas, bortset fra at der er så meget energi i et plasma, at atomerne faktisk opdeles i mindre stykker., Plasmaer er i stand til at bære en elektrisk strøm og generere magnetfelter. Eksempler på plasmaer inkluderer lyn, solvind, solen, lysstofrør og neonskilte.

temperatur spiller en vigtig rolle i, hvordan atomerne er justeret i et stof. Som en generel tommelfingerregel, jo koldere sagen er, jo tættere atomerne er på hinanden, og jo varmere sagen er, jo længere er atomerne fra hinanden. Naturligvis afhænger temperaturen, hvor et stof er et fast stof eller en væske, af hvilket stof sagen er lavet af., For eksempel er vand ved stuetemperatur en væske, mens en sten ved stuetemperatur er fast.

Videnskabslektion: de fire elementer i hverdagen

første Element: Jorden

jorden er fuld af en lang række klipper og mineraler, der giver jorden mulighed for at dyrke vegetation og støtte livet. De to mest almindelige elementer i jordskorpen er ilt (46%) og silicium (28%). På grund af dette er det mest rigelige mineral i jordskorpen silica (siliciumdio .id). Mere almindeligt kendt som sand, silica er en vigtig bestanddel af glas. Hvordan kan glas laves af sand?, Interessant nok, når silica opvarmes, smelter den og bliver glas, hærder som det afkøles.

rige forekomster af metalmalme findes i hele jordskorpen. Mens disse metaller anvendes i produktionen af maskiner, værktøj, bygninger, og våben, lige ud af jorden disse metaller er temmelig ubrugelig. Brand bruges til at opvarme, forfine og forme metal, så der kan fremstilles maskiner, hammere og støttebjælker.

det er let at tænke på jorden som fast snavs igennem og igennem, men i virkeligheden består den af flere lag., Mens mange af disse lag er faste, kaldes laget, der omgiver kernen, den flydende ydre kerne. Det er så varmt inde i jorden, at klippen på dette lag faktisk er smeltet. Den faste indre kerne er lige så varm som det flydende lag, der omgiver det, men trykket på den indre kerne er så stort, at forskere mener, at det “presses” ind i et fast stof.

andet Element: vand

vand har mange unikke egenskaber. Den kemiske formel for vand er H20, hvilket betyder, at den er lavet af to hydrogenatomer bundet til et O .ygenatom., Hydrogenatomer hver tillægger den ene side af O .ygenatom og har en positiv ladning mens O .ygenatom har en negativ ladning. Dette polariserer vandmolekylet, ligesom en magnet, hvilket giver et vandmolekyle positive og negative ender.

da modsatte ladninger tiltrækker, har vandmolekyler en tendens til at “klæbe” sammen. Dette giver vandoverfladespænding og tillader genstande, såsom papirclips, at flyde på den.selvom det ikke kan opløse alt, er vand kendt som det universelle opløsningsmiddel, fordi det kan opløse flere stoffer end nogen anden væske., Det kan opløse salt, sukker, syrer, alkalier, nogle gasser og organisk materiale.

vand, der rejser gennem din krop eller gennem jorden, tager kemikalier, mineraler og næringsstoffer med sig. Vandets evne til at opløse stoffer hjælper med at holde planeten sund. I mere end et århundrede har afbrændingen af fossile brændstoffer pumpet store mængder kuldio .id (CO2) ud i atmosfæren. Vandet i oceanerne har absorberet omkring halvdelen af denne CO2 ved at opløse gassen fra luften og behandle den ved havvegetation.,

vand har et højt specifikt varmeindeks, hvilket betyder, at det kræver meget energi at ændre temperaturen. Dette er vigtigt for livet at overleve på en planet. Overfladen af vand på jorden holder planeten i et meget kort, men behageligt temperaturområde. Den gennemsnitlige temperatur på jorden er 59 ° F med den højeste registrerede temperatur 135.9 ° c, og den laveste registrerede temperatur -128.6 ° F.

for At sammenligne, det ville være logisk, at Merkur, den planet, der er tættest på solen, ville blive rigtig varm på alle overflader af planeten, uanset om det var mod solen eller ikke., Dog, mens den overflade, der vender solen ikke nå meget varme temperaturer (op til 800 ° F), belægning, der vender væk fra solen falder til en kølig -280 ° F. Mercury ‘ s manglende vand er ansvarlig for dette drastiske temperaturforandringer, fordi den tørre materiale, der gør overfladen ikke kan holde på varmen som vand gør.

for selv at opleve, hvor godt vand holder temperaturen mod drastiske udsving, skal du være opmærksom på ændringen mellem dagtimerne og natten temperaturer næste gang du besøger et maritimt (nær havet) eller ørkenklima., Du vil sandsynligvis bemærke, at der er ringe eller ingen temperaturændring nær havet, mens der i ørkenen er en betydelig ændring i dagtimerne og natten temperaturer.

dette høje specifikke varmeindeks hjælper også vand med at slukke ild ved at afkøle de brændstofoverflader, som ilden brænder, og fjerne den varme, der er nødvendig for, at ilden brænder. Vand kvæler også en brand ved at forhindre det i at få det ilt, det har brug for at brænde.,

Tredje Element: Luft

Luft blev betragtet som en “ren” element, men i virkeligheden luften, der er alt omkring os består af en række gasser: primært kvælstof og ilt, næsten 1% argon og selv mindre mængder af kuldioxid og andre elementer, som krypton og helium. Sammensætningen af luft er helt rigtigt for livet på jorden, selvom.

Vi bruger meget af det ilt, vi får fra luften, og indånder derefter kuldio .id – hvilke planter har brug for at fremstille deres mad gennem fotosyntese. Planter afgiver igen ilt under fotosyntese.,

selvom luften er usynlig (og det meste af tiden glemmer vi, at den endda er der), tager den plads, den har volumen, og den udøver tryk. Dette kan ses, når du tager et “tomt” glas, vender det på hovedet og forsøger at skubbe det ned til bunden af en vask fuld af vand.

(Du kan se, hvordan luften udvides, når den opvarmes og krymper, når den afkøles med dette æg-i-en-flaske-projekt.)

hvis glasset virkelig var tomt, ville vandet let fylde indersiden af glasset. Men der er luft derinde, og kun en lille mængde vand kan komme ind i glasset., Luften i glasset blev komprimeret, hvilket gav vandet noget plads, der tidligere var optaget af luft.

det er en god ting, at luft fylder tomt rum, fordi luft rundt omkring os faktisk presser ned på os hele tiden. Vi ville kollapse under luftens vægt, bortset fra at luft også er inde i os og udøver tryk, der afbalancerer det tryk, der udøves af udeluften.

fjerde Element: Brand

hvordan virker brand? Det er tæt forbundet med luft. Fire har brug for tre ting for at eksistere: ilt, brændstof og varme.,

intensiteten af en brand varierer, fordi den er afhængig af ilt, brændstof og varme, der er tilgængelig for den. Når alle tre af disse ting er i en kontrolleret situation, såsom i stearinlys eller et lejrbål, betragtes brande som nyttige. Men når en eller flere af disse ting ikke kontrolleres, såsom i et ildsted eller en brændende bygning, kan brande let blive meget farlige.

for at slukke en brand skal ilt, brændstof eller varme fjernes. “Smothering” en brand ved at placere et tæppe eller snavs på det virker, fordi ilden slukker uden ilt., Jorden giver en overflod af brændstof i form af træ og fossile brændstoffer som kul. Når brændstoffet fjernes, har ilden intet tilbage at brænde og slukker. Vand fungerer ofte som en effektiv kølekilde ved at fjerne varmen fra en brand. Dette ses, når varm lava fra en udbrud vulkan kommer ind i havet, eller når en spand vand dumpes på et lejrbål.

brand skaber lys, varme og røg ved en hurtig kemisk reaktion kaldet forbrænding. Røg er resultatet af den ufuldstændige forbrænding (brænding) af et brændstof. Partikler, der ikke blev brændt, bliver suspenderet i luften., Røg er ofte farligt, fordi det indeholder skadelige gasser, der kan forgifte en person, der inhalerer for meget røg.

Du kan blive overrasket over at vide, at vores kroppe også bruger “forbrænding” til at producere energi fra ilt og mad gennem metaboliske processer. Vi har brug for en stabil forsyning af ilt for at holde vores kroppe fungerer normalt; hvis der er for lidt ilt i luften, vil vi kvæle. Samtidig kan vi være taknemmelige for, at der ikke er mere ilt i luften, eller de kemiske reaktioner i vores kroppe ville fremskynde, hvilket får os til snart at “kollidere og brænde”!,

for meget ilt i luften vil også øge risikoen for brande på jorden. Da nitrogen og argon ikke er meget reaktive, er luft ret sikkert for os.

videnskabsprojekter: udforskning af de fire elementer

lav en ildslukker

for at slukke en brand skal en af tre ting fjernes fra den: varme, brændstof eller ilt. At vide dette, brandmænd bruger ikke altid vand til at slukke en brand.,

Hvad Du har Brug for:

• Tom sodavandsflaske
• 5 spsk eddike
• 1/2 tsk bagepulver
• Te lys stearinlys

Hvad Du Gøre:

1. Lys stearinlys.hæld eddike i flasken og tilsæt bagepulver. (Du ønsker måske at bruge en tragt.) Blandingen skal Fi…
2. Hold flasken sidelæns over det tændte stearinlys, og sørg for, at der ikke slipper væske ud. Hvad sker der med flammen?

Hvad skete der:

bagepulver og eddike reagerer på at fremstille kuldio .id, en gas, der er tungere end ilt., Når det” hælder ” ud af flasken, skubber det det lettere ilt væk fra stearinlyset. Ilden, der nu er berøvet ilt, kan ikke længere brænde.

rejse næringsstoffer

vand kaldes ofte det universelle opløsningsmiddel, fordi det kan opløse flere stoffer end nogen anden væske, der ofte bærer disse opløste partikler med sig. Når vand bevæger sig gennem jorden, rejser næringsstoffer (mad) og opløste partikler med vandet, der skal deponeres et andet sted. Her er et eksperiment til visuelt at demonstrere, hvordan denne proces sker.,

Hvad Du har Brug for:

• 1/2 kop tør jord
• 1/2 teske blå pulveriseret tempera maling
• Tragt
• Wide-mouthed jar (at tragten kan hvile i)
• kaffefilter
• Kopper eller små beholdere
• Vand
• målebæger

Hvad Du Gøre:

1. Bland de tørre jord og tempera maling grundigt. Placer tragten i krukken og læg kaffefilteret i tragten. Hæld jordblandingen i tragten.
2. hæld langsomt 1/2 kop vand i tragten, mens vandet løber ud af tragten ind i krukken., Bemærk farven på vandet.
3. Fjern tragten fra krukken og hæld vandet i en kop eller beholder. Udskift tragten over krukken, med kaffefilteret fyldt med sand stadig på plads.
4. Gentag trin 2 og 3 med en frisk 1/2 kop vand flere gange, hvilket sparer vandet i en ny kop efter hver hældning.

Hvad sker der:

du vil bemærke, at når den første halv kop vand gik gennem jorden, kom det ud som en meget mørkblå farve. Vandet kom dog lettere ud med hver ekstra kop., Til sidst kom vandet, der rejste gennem jorden, klart ud i krukken. Tællede du, hvor mange halve kopper vand det tog for at gøre vandet klart?

tempura-malingen i dette forsøg repræsenterer næringsstoffer og opløste partikler, der findes i jorden. Vand er en meget effektiv transportør af partikler, som det fremgår af vandets farve, da det blev hældt gennem jorden. Jorden startede med en relativt høj mængde næringsstoffer og partikler i den – tempura-malingen., Vandet, der strømmer gennem jorden, var i stand til at afhente en stor del af “næringsstoffer” og bære dem med det gennem tragten. Hver efterfølgende hældning af vand hentede flere næringsstoffer. Ved hver hældning blev de resterende næringsstoffer mindre og mindre, indtil Vandet løb klart, og der var ikke flere næringsstoffer tilbage til at rejse med vandet.,

Bemærkelsesværdigt Forsker: George Gabriel Stokes, 1819-1903

George Gabriel Stokes var en dygtig Britisk matematiker i det 19 Århundrede, men gennem hele hans karriere, og han understregede betydningen af eksperimenter og problemløsning snarere end at fokusere udelukkende på matematik.

Ved at eksperimentere og anvende matematik til fysik kom Stokes med en lov, der beskriver bevægelsen af et fast stof gennem en væske eller en gas. Kendt som Stokes lov etablerede denne viskositetslov videnskaben om hydrodynamik., Stokes lov forklarer skybevægelse, bølgebevægelse og vandets modstand mod skibsbevægelse.

det meste af Stokes arbejde drejede sig om bølger (lyd, lys og vand) og hvordan de bevæger sig gennem forskellige medier, såsom vand og gas. Han eksperimenterede med, hvordan vinden påvirker intensiteten af en lyd, og hvordan intensiteten påvirkes af den type gas, lydbølgerne rejser igennem. Han navngivet og forklaret fluorescens og undersøgt den bølge teori om lys., Han arbejdede også på at forstå de forskellige farvede bånd, der kunne ses i et spektrum og ydet betydelige bidrag til det, vi ved om lys og optik.

Stokes er ofte i forhold til Sir Isaac Newton, fordi der er mange paralleller mellem Stoke ‘ s liv og Newtons liv: begge havde banebrydende opdagelser, der er udviklet love for bevægelse, undersøgt, lys og optik, der blev afholdt samme prestigefyldte Lucasian Stol i Matematik ved Universitetet i Cambridge, og serveres i Parlamentet.

fabelagtige fakta

jorden

de fleste ædelstene indeholder flere elementer., Undtagelsen? Diamant. Det hele er kulstof.

hvilken af de 50 stater har aldrig haft et jordskælv? North Dakota.

jordens ækvatoriale omkreds (40.075 km) er større end dens polære omkreds (40.008 km).

jorden anslås at veje 6.6 se .tillion tons eller 5.97 10 1024 kg. At sammenligne en million er en 1 med 6 nuller efter det – en sextillion er en 1 med 21 nuller efter det. (1,000,000,000,000,000,000,000)

vand

en tomme regnvand svarer til 15 tommer tør, pulveragtig sne.,

den dybeste del af havet er 35.813 fod (10.916 meter) dyb og forekommer i Mariana Trench i Stillehavet. På denne dybde trykket er 18.000 pounds (9172 kg) per kvadrat tomme.

den menneskelige hjerne er 80% vand.

luft

8-12 miles over jorden bevæger floder af luft kendt som jetstrømme sig over os. Flere miles bred og 1-2 miles dyb, disse strømme af luft kan have vindhastigheder så højt som 250 miles i timen. Til gengæld har de stærkeste orkaner vindhastigheder mellem 150-200 miles i timen.,

brand

en lyn er omkring 5.000 F f (~2.800.C).

solens centrum er omkring 27 millioner grader Fahrenheit (15 millioner.C).

elementer kombineret

når brint brænder i luften, dannes vand.

o Oxygenygen er det mest rigelige element i jordskorpen, vandet og atmosfæren (omkring 49,5%).

lyd rejser omkring 4 gange hurtigere i vand end i luft.

vind og vand begge forårsager erosion til Jorden, flytter store mængder sand og sten til at rive ned bjerge og bygge nye strukturer.,

Yderligere Læsning

• En Introduktion til Lys
• Solenergi
• Identificere Klipper & Mineraler