Tieteen Opetus: Maa, Vesi, Ilma ja Tuli
muinaiset Kreikkalaiset uskoivat, että oli olemassa neljä tekijää, jotka kaikki oli tehty: maa, vesi, ilma ja tuli. Tätä teoriaa ehdotettiin noin vuonna 450 eaa, ja sitä kannatti ja lisäsi myöhemmin Aristoteles.
(Aristoteles ehdotti myös, että olisi olemassa viides elementti, aether, koska tuntui oudolta, että tähdet tehtäisiin maallisista elementeistä., Hän yllättyisi kuullessaan, että ne koostuvat itse asiassa monista maan päällä olevista alkuaineista, ja ne ovat niin kuumia, että niiden voidaan sanoa olevan tulessa koko ajan!)
ajatus, että nämä neljä elementtiä – maa, vesi, ilma ja tuli – teki kaikki asiaan oli kulmakivi filosofian, tieteen, ja lääketiede kaksi tuhatta vuotta (lapset rakastavat kysyä kysymyksiä elementit).
alkuaineet olivat ”puhtaita”, mutta niitä ei löytynyt tuossa tilassa maan päältä. Jokainen näkyvä asia koostui jostain maan, veden, ilman ja tulen yhdistelmästä.,
neljä elementtiä olivat jopa käyttää kuvattu neljä luonteet henkilö voisi olla, ja Hippokrates käytti neljä elementtiä kuvaamaan neljä ”oikkuja”, joka esiintyy elimistössä. Nämä teoriat totesi, että luonteet ja humors piti olla tasapainossa keskenään, jotta ihminen voi hyvin sekä henkisesti ja fyysisesti.
– Kun me tiedämme nyt, että nämä aiemmat teoriat ovat vääriä, niin neljä elementtiä eivät kohdista neljä valtioiden asia, että moderni tiede on sovittu: kiinteä (maa), neste (vesi), kaasu (ilma), ja plasma (tulipalo).,
Vaikka Kreikkalaiset uskoivat, että neljä elementtiä olivat muuttumaton luonne, kaikki oli tehty eri elementtejä, jotka pidettiin yhdessä tai työntää erilleen voimat vetovoima ja vastenmielisyys, aiheuttaen aineiden näkyvän muutoksen. Tämä muistuttaa sitä, mitä alkuaineilla ja kaikilla atomitasolla olevilla molekyyleillä todella tapahtuu.
Asiassa on jotain, joka on massa ja tilavuus ja koostuu atomeista, jotka ovat pienimpiä hiukkasia. Atomien kesken syntyy sidoksia, jotka muodostavat suurempia molekyylejä. (Klikkaa tästä oppia lisää liimaus.,) Massa on, kuinka paljon asia on objekti, kun taas volyymi on, kuinka paljon tilaa objekti vie. Se, miten atomit on järjestetty esineeseen, ratkaisee, onko se kiinteä, neste, kaasu vai plasma.
- kiinteä, atomit ovat pakattu tiiviisti yhdessä tilata kuvio ja ei voi siirtää, jolloin kiinteä selvä määrä ja muoto. Esimerkkejä kiintoaineista ovat kivet, puu, metalli ja jää.
- nesteessä atomit ovat lähellä toisiaan, mutta voivat liikkua toistensa ympärillä. Näin neste saa muotonsa siitä, mihin astiaan se on sijoitettu., Esimerkkejä nesteistä ovat huoneenlämpöinen vesi, huoneenlämpöinen elohopea ja kuuma laava (sula Kivi).
- kaasussa atomien välillä on enemmän tilaa. Atomit voi liikkua niin vapaasti, että jos kaasu ei puristu astiaan, atomit on hajanainen ja levitä koko ilmapiiri. Esimerkkejä kaasuista ovat happi ja typpi (hengittämässämme ilmassa), helium ja höyry (vesihöyry).
- Vuonna plasmassa atomit ovat toisistaan samoin kaasun paitsi siellä on niin paljon energiaa plasmassa atomit oikeastaan jakaa pienemmiksi paloiksi., Plasmat pystyvät kantamaan sähkövirtaa ja tuottamaan magneettikenttiä. Esimerkkejä plasmat ovat salama, aurinko laskee, aurinko, loisteputket ja neonvalot.
Lämpötila on tärkeä rooli siinä, miten atomit ovat linjassa aine. Yleisenä nyrkkisääntönä, kylmempi asia on, sitä lähempänä atomit ovat toisiinsa, ja lämpiminä asia on, kauemmas atomit ovat toisistaan. Lämpötila, jossa aine on kiinteä tai neste, riippuu tietenkin siitä, mistä aineesta aine on valmistettu., Esimerkiksi huoneenlämpöinen vesi on nestettä, kun taas huoneenlämpöinen kivi on kiinteää.
Tieteen Opetus: Neljä Elementtiä Jokapäiväisessä Elämässä
Ensimmäinen Elementti: Maa
maapallo on täynnä erilaisia kiviä ja mineraaleja, joka tarjoaa maaperän kasvaa kasvillisuutta ja tukea elämään. Maankuoren kaksi yleisintä alkuainetta ovat happi (46%) ja pii (28%). Tämän vuoksi maankuoren runsain mineraali on piidioksidi (piidioksidi). Yleisemmin tunnetaan hiekka, piidioksidi on tärkeä osa lasia. Miten lasia voidaan valmistaa hiekasta?, Mielenkiintoista on, että kun piidioksidia kuumennetaan, se sulaa ja muuttuu lasiksi, kovettuu jäähtyessään.
runsaasti metallimalmikerrostumia on koko maankuoressa. Vaikka näitä metalleja käytetään koneiden, työkalujen, rakennusten ja aseiden valmistuksessa, suoraan maasta nämä metallit ovat melko hyödyttömiä. Tulta käytetään metallin lämmittämiseen, hiomiseen ja muotoiluun niin, että siitä voidaan valmistaa koneita, vasaroita ja tukipalkkeja.
on helppo ajatella maan olevan kiinteää likaa läpi ja läpi, mutta todellisuudessa se koostuu useista kerroksista., Vaikka monet näistä kerroksista ovat kiinteitä, ydintä ympäröivää kerrosta kutsutaan nestemäiseksi ulkoytimeksi. Maan sisällä on niin kuuma, että tämän kerroksen kivi on todella sulanut. Kiinteä sisempi ydin on juuri niin kuuma kuin nestemäinen kerros ympärillä, mutta painetta sisempi ydin on niin suuri, että tutkijat uskovat, että se on ”painettu” kiinteäksi.
toinen alkuaine: vesi
vedellä on monia ainutlaatuisia ominaisuuksia. Veden kemiallinen kaava on H20, eli se koostuu kahdesta vetyatomista, jotka ovat sitoutuneet yhteen happiatomiin., Vetyatomit kunkin kiinnitä toiselle puolelle happiatomin ja on positiivinen varaus, kun taas happiatomilla on negatiivinen varaus. Tämä polarisoi vesimolekyylin aivan magneetin tavoin, jolloin vesimolekyyli saa positiiviset ja negatiiviset päät.
koska vastakkaiset lataukset vetävät puoleensa, vesimolekyylit pyrkivät ”tarttumaan” toisiinsa. Tämä aiheuttaa veden pintajännitystä ja mahdollistaa esineiden, kuten paperiliittimien, kellumisen sen päällä.
Vaikka se ei voi liuottaa kaiken, vesi tunnetaan universaali liuotin, koska se voi liueta enemmän aineita kuin mikään muu neste., Se voi liuottaa suolaa, sokeria, happoja, emäksiä, joitakin kaasuja ja orgaanista materiaalia.
kehon läpi tai maan läpi kulkeva vesi vie mukanaan kemikaaleja, mineraaleja ja ravinteita. Veden kyky liuottaa aineita auttaa pitämään planeetan terveenä. Yli sadan vuoden ajan fossiilisten polttoaineiden polttaminen on pumpannut ilmakehään suuria määriä hiilidioksidia (CO2). Vettä meriin on imeytynyt noin puolet CO2 liuottamalla kaasu-ilmasta ja sen käsittelyn meren kasvillisuutta.,
vedellä on korkea ominaislämpöindeksi, eli sen lämpötilan muuttaminen vaatii paljon energiaa. Tämä on välttämätöntä, jotta elämä voi selviytyä planeetalla. Veden runsaus maapallolla pitää planeetan hyvin lyhyellä mutta mukavalla lämpötila-alueella. Keskimääräinen pinnan lämpötila maapallon on 59 ° F korkein mitattu lämpötila 135.9 ° C ja alhaisin lämpötila -128.6 ° F.
verrata, se olisi loogista, että Elohopeaa, planeetoista lähimpänä aurinkoa, jäisi todella lämmin kaikille pinnoille planeetan, riippumatta, jos se oli edessään aurinko tai ei., Kuitenkin, kun pintaan päin aurinko ei pääse kovin lämmin lämpötiloissa (jopa 800 ° F), pintaan poispäin auringosta laskee kolea -280 ° F. Mercury veden puute on vastuussa tästä rajuja lämpötilan muutoksia, koska kuiva materiaali, joka tekee sen pinta ei kestä lämpöä kuin vesi ei.
kokea itse, miten hyvin vesi pitää lämpötilan rajuja vaihteluita, kiinnittää huomiota muutoksen välillä päivällä ja yöllä lämpötila seuraavan kerran voit vierailla maritime (lähellä merta) tai aavikkoilmasto., Huomaat varmaan, että siellä on juurikaan mitään lämpötilan muutos, lähellä merta, kun taas aavikolla on merkittävä muutos päivällä ja yöllä lämpötila.
Tämä korkea ominaislämpö-indeksi auttaa myös vettä laittaa ulos palo jäähdyttämällä polttoaineen pinnat, että palo on polttava, poistamalla lämpöä tarvitaan palo polttaa. Vesi myös tukahduttaa tulen estämällä sitä saamasta tarvitsemaansa happea.,
Kolmas Elementti: Ilma
Ilma oli pitää ”puhdas” elementti, mutta itse asiassa ilman, että kaikki ympärillämme on tehty erilaisia kaasuja: pääasiassa typen ja hapen, lähes 1% argonia ja jopa pienempiä määriä hiilidioksidia ja muita elementtejä, kuten krypton ja helium. Ilman koostumus on kuitenkin juuri sopiva elämään maan päällä.
käytämme paljon happea saamme ilmasta, sitten hengittää ulos hiilidioksidia, joka kasvit tarvitsevat valmistaa ruokansa fotosynteesin kautta. Kasvit puolestaan luovuttavat happea yhteyttämisen aikana.,
Vaikka ilma on näkymätön (ja suurimman osan ajasta unohdamme, että se on vieläkin siellä), se ei vie tilaa, se on tilavuus, ja se kohdistaa painetta. Tämä näkyy, kun otat ”tyhjän” lasin, käännät sen ylösalaisin ja yrität painaa sen alas altaan pohjalle täynnä vettä.
(näet, miten ilma laajenee kuumennettaessa ja kutistuu, kun se jäähdytetään tällä muna-pullossa-hankkeella.)
Jos lasi olisi todella tyhjä, vesi täyttäisi helposti lasin sisäpuolen. Mutta ilma on siellä, ja vain pieni määrä vettä voi päästä lasin., Ilma lasi oli pakattu, jolloin veden tilaa, joka oli aiemmin käytössä ilman kanssa.
on hyvä, että ilma täyttää tyhjän tilan, koska ilma ympärillämme suorastaan painaa meitä koko ajan. Luhistuisimme ilman painon alla, paitsi että ilma on myös sisällämme ja paine tasapainottaa ulkoilman aiheuttamaa painetta.
Neljäs Elementti: Tuli
Miten tuli toimii? Se liittyy läheisesti ilmaan. Tuli tarvitsee olemassaoloonsa kolme asiaa: happea, polttoainetta ja lämpöä.,
palon voimakkuus vaihtelee, koska se on riippuvainen sen käytettävissä olevasta hapesta, polttoaineesta ja lämmöstä. Kun kaikki nämä kolme asiaa ovat valvotussa tilanteessa, kuten kynttilöitä tai nuotio, tulipalot katsotaan olevan hyödyllistä. Mutta kun yhtä tai useampaa näistä asioista ei valvota esimerkiksi maastopalossa tai palavassa rakennuksessa, tulipaloista voi helposti tulla hyvin vaarallisia.
tulipalon sammuttamiseksi happi, polttoaine tai lämpö on poistettava. ”Tukahduttaminen” nuotion laittamalla siihen peiton tai lian toimii, koska tuli sammuu ilman happea., Maa tarjoaa runsaasti polttoainetta Puun ja fossiilisten polttoaineiden kuten hiilen muodossa. Kun polttoaine poistetaan, palossa ei ole enää mitään poltettavaa ja se sammutetaan. Vesi toimii usein tehokkaana jäähdytyslähteenä poistamalla palosta lämpöä. Tämä näkyy, kun purkautuvan tulivuoren kuuma laava saapuu mereen tai kun ämpärillinen vettä heitetään nuotiolle.
tuli luo valoa, lämpöä ja savua nopealla kemiallisella reaktiolla nimeltä palaminen. Savu on seurausta polttoaineen epätäydellisestä palamisesta (palamisesta). Palamattomat hiukkaset leijuvat ilmassa., Savu on usein vaarallista, koska se sisältää haitallisia kaasuja, jotka voivat myrkyttää henkilö, joka hengittää liikaa savua.
saatat yllättyä siitä, että kehomme käyttää myös ”palamista” energian tuottamiseen hapesta ja ruoasta aineenvaihduntaprosessien kautta. Tarvitsemme tasaista hapensaantia pitääksemme kehomme toiminnassa normaalisti; jos happea on liian vähän ilmassa, tukehdumme. Samaan aikaan, voimme olla kiitollisia, että siellä on enemmän happea ilmassa, tai kemiallisia reaktioita kehossamme nopeuttaisi, aiheuttaa meille pian ”crash and burn”!,
liian paljon happea ilmassa lisäisi myös palovaaraa maan päällä. Koska typpi ja argon eivät ole kovin reaktiivisia, ilma on meille melko turvallista.
Tieteen Hankkeita: Exploring Neljä Elementtiä
Tee Sammutin
jotta laittaa ulos tulipalo, yksi kolme asiaa on poistettava se: lämpöä, polttoainetta tai happea. Tämän tietäen palomiehet eivät aina käytä vettä tulipalon sammuttamiseen.,
Mitä Tarvitset:
- Tyhjä sooda pullo
- 5 ruokalusikallista etikkaa
- 1/2 rkl ruokasoodaa
- Teetä valo kynttilän
Mitä Voit Tehdä:
- sytytä kynttilä.
- Kaada etikka pulloon ja lisää ruokasoodaa. (Kannattaa käyttää suppiloa.) Seoksen pitäisi Porista.
- Pidä pulloa sivuttain sytytetyn kynttilän päällä, ettei nestettä pääse karkaamaan. Mitä liekille tapahtuu?
mitä tapahtui:
ruokasooda ja etikka reagoivat tekemään hiilidioksidia, happea raskaampaa kaasua., Kun se” kaataa ” pullosta, se työntää kevyemmän hapen pois kynttilästä. Nyt hapettomana oleva tuli ei voi enää palaa.
Matkustaminen Ravinteita,
Vesi on usein kutsutaan Universaali Liuotin, koska se voi liueta enemmän aineita kuin mikään muu neste, usein kuljettaa nämä liuenneita hiukkasia sen kanssa. Kun vesi kulkee maaperän läpi, ravinteet (ravinto) ja liuenneet hiukkaset kulkevat veden mukana kerrostuakseen jonnekin muualle. Täällä on kokeilu visuaalisesti osoittaa, miten tämä prosessi tapahtuu.,
Mitä Tarvitset:
- 1/2 cup kuiva maaperä
- 1/2 tl sininen jauhettua tempera maalilla
- Suppilo
- Leveä suu purkki (se suppilo voi levätä)
- Kahvia-suodatin
- Kupit tai säiliöitä
- Vettä
- Mitta
Mitä Voit Tehdä:
- Sekoita kuiva maaperä ja tempera maali sekoitetaan huolellisesti. Laita suppilo purkkiin ja laita kahvisuodatin suppiloon. Kaada multaseos suppiloon.
- kaada suppiloon hitaasti 1/2 kupin vettä, kun vesi valuu suppilosta purkkiin., Huomaa veden väri.
- Poista suppilo purkista ja kaada vesi kuppiin tai astiaan. Vaihda suppilo purkin päälle niin, että kahvisuodatin on vielä täynnä hiekkaa.
- Toista vaiheet 2 ja 3 tuoretta 1/2 cup vettä useita kertoja, säästää vettä uusi cup jokaisen kaatamalla.
Mitä Tapahtuu:
huomaat, että kun ensimmäinen puoli kupillista vettä meni läpi maaperään, se tuli ulos hyvin tumma sininen väri. Vesi tuli kuitenkin kevyempänä jokaisen lisäkupin mukana., Lopulta maa-aineksen läpi kulkeva vesi tuli purkista ulos kirkkaana. Laskitko kuinka monta puoli kupillista vettä kesti, että vesi valui kirkkaaksi?
tempuramaali tässä kokeessa edustaa maaperässä olevia ravinteita ja liuenneita hiukkasia. Vesi on erittäin tehokas hiukkasten siirtäjä, mistä on osoituksena veden väri, kun se valui maahan. Maaperä alkoi suhteellisen paljon ravinteita ja hiukkasia siinä – tempura maali., Maan läpi virtaava vesi pystyi poimimaan suuren osan ”ravinteista” ja kantamaan ne mukanaan suppilon läpi. Jokainen myöhempi veden kaataminen keräsi lisää ravinteita. Jokaisen kaatamalla, loput ravinteita tuli vähemmän ja vähemmän, kunnes vesi juoksi selkeä, ja siellä oli enemmän ravintoaineita jäljellä, matkustaa vettä.,
Huomattava Tiedemies: George Gabriel Stokes, 1819-1903
George Gabriel Stokes oli taitava Brittiläinen matemaatikko 19th Century, mutta koko uransa, hän korosti sen tärkeyttä, kokeilu ja ongelmanratkaisu pikemminkin kuin keskittymällä pelkästään matematiikan.
kokeilemalla ja soveltamalla matematiikan, fysiikan, Stokes keksi lain, joka kuvaa liikkeen vankka läpi nestettä tai kaasua. Tunnetaan Stoken laki, Tämä laki viskositeetti perustettiin tiede hydrodynamics., Stoken laki selittää pilviliikettä, aaltoliikettä ja veden vastustuskykyä laivojen liikkeille.
Suurin osa Stoke on työnsä pyöri aallot (ääni, valo ja vesi) ja miten ne liikkuvat läpi eri medioissa, kuten veden ja kaasun. Hän kokeili miten tuuli vaikuttaa intensiteetti ääni ja miten intensiteetti vaikuttavat kaasun tyyppi ääniaallot kulkevat. Hän nimesi ja selitti fluoresenssia ja tutki valon aaltoteoriaa., Hän työskenteli myös ymmärtää eri värillisiä bändejä, jotka voidaan nähdä spektrissä ja teki merkittäviä panoksia mitä tiedämme valosta ja optiikasta.
Stokes on usein verrattu Sir Isaac Newton, koska on olemassa lukuisia yhtäläisyyksiä Stoke on elämän ja Newtonin elämä: molemmat oli läpimurto löytöjä, kehittynyt liikkeen lait, tutki valo ja optiikka, pidetään sama paikka matkailijoille, Lucasian Johdolla Matematiikan, University of Cambridge, ja toiminut eduskunnassa.
Fabulous Facts
Earth
useimmat jalokivet sisältävät useita elementtejä., Poikkeus? Timantti. Se on pelkkää hiiltä.
mikä 50 osavaltiosta ei ole koskaan kokenut maanjäristystä? Pohjois-Dakota.
Maapallon ympärysmitta päiväntasaajan (40,075 km) on suurempi kuin sen napa ympärysmitta (40,008 km).
maan arvioidaan painavan 6,6 sekstiljoonaa tonnia eli 5,97 x 1024 kg. Vertailun vuoksi, miljoona on 1 ja 6 Nollaa sen jälkeen-sekstillion on 1 ja 21 Nollaa sen jälkeen. (1,000,000,000,000,000,000,000)
Vettä
– tuuman sadeveden vastaa 15 tuumaa kuivaa, kevyttä lunta.,
syvin osa merta on 35,813 jalat (10,916 metriä) syvä, ja se ilmenee Mariaanien Hauta tyynellä Valtamerellä. Siinä syvyydessä paine on 18 000 kiloa (9172 kiloa) neliösenttimetriä kohti.
ihmisen aivoissa on 80% vettä.
ilma
8-12 mailia maan yläpuolella suihkuvirtoina tunnetut ilmavirrat liikkuvat yläpuolellamme. Useita kilometrejä leveä ja 1-2 mailia syvä, nämä ilmavirtaukset voivat olla Tuulen nopeus jopa 250 mailia tunnissa. Sen sijaan voimakkaimmissa hurrikaaneissa Tuulen nopeus on 150-200 mailia tunnissa.,
tuli
salamanisku on noin 5 000 °F (~2 800 °C).
auringon keskipiste on noin 27 miljoonaa astetta.
alkuaineet yhdistyivät
kun ilmassa palaa vetyä, muodostuu vettä.
happi on maankuoren, vesien ja ilmakehän runsain alkuaine (noin 49,5%).
ääni kulkee vedessä noin 4 kertaa nopeammin kuin ilmassa.
tuuli ja vesi aiheuttavat molemmat eroosiota maapallolle, liikuttaen suuria määriä hiekkaa ja kalliota hajottaakseen vuoria ja rakentaakseen uusia rakenteita.,
kirjallisuutta
- Johdatus Kevyt
- Solar Energy
- Tunnistaa Kiviä & Mineraalit