Madame Lelica

leçon de Science: Terre, Eau, Air et feu

Les anciens Grecs croyaient que tout était composé de quatre éléments: la terre, l’eau, l’air et le feu. Cette théorie a été suggérée vers 450 avant JC, et elle a ensuite été soutenue et ajoutée par Aristote.

(Aristote a également suggéré qu’il y avait un cinquième élément, l’éther, car il semblait étrange que les étoiles soient faites d’éléments terrestres., Il serait surpris d’apprendre qu’ils sont en fait composés de nombreux éléments trouvés sur terre, et sont si chauds qu’on pourrait dire qu’ils sont en feu tout le temps!)

l’idée que ces quatre éléments – la terre, l’eau, l’air et le feu – constituaient toute la matière a été la pierre angulaire de la philosophie, de la science et de la médecine pendant deux mille ans (les enfants adorent poser des questions sur les éléments).

Les éléments étaient « purs” mais ne pouvaient pas être trouvés dans cet état sur terre. Chaque chose visible était composée d’une combinaison de terre, d’eau, d’air et de feu.,

Les quatre éléments ont même été utilisés pour décrire les quatre tempéraments qu’une personne pouvait avoir, et Hippocrate a utilisé les quatre éléments pour décrire les quatre « humeurs” trouvées dans le corps. Ces théories ont déclaré que les tempéraments et les humeurs devaient être en équilibre les uns avec les autres pour qu’une personne soit bien mentalement et physiquement.

bien que nous sachions maintenant que ces théories précédentes sont fausses, d’une certaine manière, les quatre éléments s’alignent sur les quatre états de la matière sur lesquels la science moderne s’est mise d’accord: solide (terre), liquide (eau), gaz (air) et plasma (feu).,

bien que les Grecs croyaient que les quatre éléments étaient immuables dans la nature, tout était composé d’éléments différents, qui étaient maintenus ensemble ou écartés par des forces d’attraction et de répulsion, faisant apparaître des substances pour changer. Ceci est similaire à ce qui se passe réellement avec les éléments et toutes les molécules au niveau atomique.

la matière est tout ce qui a une masse et un volume et est composé d’atomes, qui sont les plus petites particules de matière. La liaison se produit entre les atomes pour fabriquer de plus grandes molécules. (Cliquez ici pour en savoir plus sur le collage.,) La masse est la quantité de matière dans un objet alors que le volume est la quantité d’espace que l’objet prend. La façon dont les atomes sont disposés dans un objet détermine s’il s’agit d’un solide, d’un liquide, d’un gaz ou d’un plasma.

• Dans un solide, les atomes sont emballés étroitement ensemble dans un motif ordonné et ne peuvent pas se déplacer, donnant à un solide un volume et une forme définis. Des exemples de solides comprennent les roches, le bois, le métal et la glace.
• Dans un liquide, les atomes sont rapprochés, mais peuvent se déplacer les uns des autres. Cela permet à un liquide de prendre la forme de n’importe quel récipient dans lequel il est placé., Des exemples de liquides comprennent l’eau à température ambiante, le Mercure à température ambiante et la lave chaude (roche fondue).
• Dans un gaz, il y a plus d’espace entre les atomes. Les atomes peuvent se déplacer si librement que si le gaz n’est pas piégé dans un récipient, les atomes diffuseront et se répandront dans toute l’atmosphère. Des exemples de gaz sont l’oxygène et l’azote (dans l’air que nous respirons), l’hélium et la vapeur (vapeur d’eau).
• Dans un plasma, les atomes sont espacés de la même manière que le gaz sauf qu’il y a tellement d’énergie dans un plasma, les atomes se divisent en fait en plus petits morceaux., Les Plasmas sont capables de transporter un courant électrique et de générer des champs magnétiques. Des exemples de plasmas comprennent la foudre, le vent solaire, le soleil, les lumières fluorescentes et les enseignes au néon.

la Température joue un rôle important dans la façon dont les atomes sont alignés dans une substance. Comme une règle générale, le froid et la question est, plus les atomes sont les uns aux autres, et le plus chaud, la question est, plus les atomes sont séparés. Bien sûr, la température à laquelle une matière est un solide ou un liquide dépend de la substance dont elle est faite., Par exemple, l’eau à température ambiante est un liquide alors qu’une roche à température ambiante est solide.

leçon de Science: Les quatre éléments de la vie quotidienne

premier élément: la Terre

La Terre est pleine d’une grande variété de roches et de minéraux qui fournissent le sol pour faire pousser la végétation et soutenir la vie. Les deux éléments les plus communs dans la croûte terrestre sont l’oxygène (46%) et le silicium (28%). Pour cette raison, le minéral le plus abondant dans la croûte terrestre est la silice (dioxyde de silicium). Plus communément appelée sable, la silice est un composant majeur du verre. Comment le verre peut être faite de sable?, Fait intéressant, lorsque la silice est chauffée, elle fond et devient du verre, durcissant en refroidissant.

de riches gisements de minerais métalliques se trouvent dans toute la croûte terrestre. Alors que ces métaux sont utilisés dans la production de machines, d’outils, de bâtiments et d’armes, tout droit sortis de la terre, ces métaux sont assez inutiles. Le feu est utilisé pour chauffer, affiner et façonner le métal afin que des machines, des marteaux et des poutres de support puissent en être fabriqués.

Il est facile de penser que la terre est solide saleté à travers et à travers, mais en réalité, il est composé de plusieurs couches., Alors que beaucoup de ces couches sont solides, la couche qui entoure le noyau est appelée noyau externe liquide. Il fait si chaud à l’intérieur de la terre que la roche de cette couche a réellement fondu. Le noyau interne solide est aussi chaud que la couche liquide qui l’entoure, mais la pression sur le noyau interne est si grande que les scientifiques pensent qu’il est « pressé” dans un solide.

Deuxième Élément: l’Eau

l’Eau a de nombreuses propriétés. La formule chimique de l’eau est H20, ce qui signifie qu’elle est composée de deux atomes d’hydrogène liés à un atome d’oxygène., Les atomes d’hydrogène de chaque attacher à un côté de l’atome d’oxygène et ont une charge positive, tandis que l’atome d’oxygène possède une charge négative. Cette polarise la molécule d’eau, comme un aimant, donnant une molécule d’eau extrémités positives et négatives.

puisque les charges opposées attirent, les molécules d’eau ont tendance à « coller” ensemble. Cela donne une tension superficielle de l’eau et permet à des objets, tels que des trombones, de flotter dessus.

bien qu’elle ne puisse pas tout dissoudre, l’eau est connue comme le solvant universel car elle peut dissoudre plus de substances que tout autre liquide., Il peut dissoudre le sel, le sucre, les acides, les alcalis, certains gaz et les matières organiques.

l’eau qui traverse votre corps ou le sol contient des produits chimiques, des minéraux et des nutriments. La capacité de l’eau à dissoudre les substances aide à garder la planète en bonne santé. Depuis plus d’un siècle, la combustion de combustibles fossiles a pomper de grandes quantités de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère. L’eau des océans a absorbé environ la moitié de ce CO2 en dissolvant le gaz de l’air et en le traitant par la végétation marine.,

L’eau a un indice de chaleur spécifique élevé, ce qui signifie qu’il faut beaucoup d’énergie pour changer sa température. C’est essentiel pour que la vie survive sur une planète. L’abondance d’eau sur la terre maintient la planète dans une plage de température très courte mais confortable. La température moyenne de surface de la Terre est de 59 ° F avec la température la plus élevée enregistrée 135.9 ° F et la température la plus basse enregistrée -128.6 ° F.

pour comparer, Il semblerait logique que mercure, la planète la plus proche du soleil, resterait vraiment chaud sur toutes les surfaces de la planète, qu’elle, Cependant, alors que la surface face au soleil atteint des températures très chaudes (jusqu’à 800 ° F), la surface face au soleil tombe à un froid de -280 ° F. Le manque d’eau de mercure est responsable de ce changement de température drastique car le matériau sec qui compose sa surface ne peut pas retenir la chaleur comme le fait

pour découvrir par vous-même à quel point l’eau protège la température des fluctuations drastiques, faites attention au changement entre les températures diurnes et nocturnes la prochaine fois que vous visiterez un climat maritime (près de l’océan) ou désertique., Vous remarquerez probablement qu’il y a peu ou pas de changement de température près de l’océan, alors que dans le désert, il y a un changement significatif des températures diurnes et nocturnes.

Cet indice de chaleur spécifique élevé aide également l’eau à éteindre le feu en refroidissant les surfaces de combustible que le feu brûle, éliminant ainsi la chaleur nécessaire à la combustion du feu. L’eau étouffe un incendie en l’empêchant d’obtenir l’oxygène dont il a besoin pour brûler.,

troisième élément: L’Air

l’Air était considéré comme un élément « pur”, mais en fait l’air qui nous entoure est composé d’une variété de gaz: principalement de l’azote et de l’oxygène, avec près de 1% d’argon et des quantités encore plus petites de dioxyde de carbone et d’autres éléments tels que La composition de l’air est juste pour la vie sur terre, cependant.

nous utilisons une grande partie de l’oxygène que nous obtenons de l’air, puis expirons le dioxyde de carbone – dont les plantes ont besoin pour fabriquer leur nourriture par photosynthèse. Les plantes à leur tour dégagent de l’oxygène pendant la photosynthèse.,

bien que l’air soit invisible (et la plupart du temps on oublie qu’il est même là), il prend de la place, il a du volume et il exerce une pression. Cela peut être vu lorsque vous prenez un verre « vide », retournez-le et essayez de le pousser au fond d’un évier plein d’eau.

(Vous pouvez voir comment l’air se dilate lorsqu’il est chauffé et se réduit lorsque refroidi avec de l’oeuf dans une bouteille de projet.)

Si le verre était vraiment vide, l’eau remplirait facilement l’intérieur du verre. Mais l’air est là et seule une petite quantité d’eau peut pénétrer dans le verre., L’air dans le verre a été comprimé, donnant à l’eau un espace qui était auparavant occupé par l’air.

c’est une bonne chose que l’air remplit l’espace vide parce que l’air tout autour de nous appuie sur nous tout le temps. Nous nous effondrerions sous le poids de l’air, sauf que l’air est également à l’intérieur de nous et exerce une pression qui équilibre la pression exercée par l’air extérieur.

Quatrième Élément: le Feu

Comment fait-feu? C’est étroitement lié à l’air. Le feu a besoin de trois choses pour exister: l’oxygène, le carburant et la chaleur.,

l’intensité d’un incendie varie car elle dépend de l’oxygène, du carburant et de la chaleur dont il dispose. Lorsque ces trois choses sont dans une situation contrôlée, comme dans les bougies ou un feu de camp, les feux sont considérés comme utiles. Mais lorsqu’une ou plusieurs de ces choses ne sont pas contrôlées, comme dans un feu de forêt ou un bâtiment en feu, les incendies peuvent facilement devenir très dangereux.

pour éteindre un incendie, l’oxygène, le carburant ou la chaleur doivent être retirés. « Étouffer » un feu en plaçant une couverture ou de la saleté dessus fonctionne parce que le feu s’éteint sans oxygène., La terre fournit une abondance de combustible sous forme de bois et de combustibles fossiles tels que le charbon. Lorsque le carburant est retiré, le feu n’a plus rien à brûler et s’éteint. L’eau sert souvent de source de refroidissement efficace en éliminant la chaleur d’un feu. Cela se voit lorsque la lave chaude d’un volcan en éruption pénètre dans l’océan ou lorsqu’un seau d’eau est déversé sur un feu de camp.

le feu crée de la lumière, de la chaleur et de la fumée par une réaction chimique rapide appelée combustion. La fumée est le résultat de la combustion incomplète (combustion) d’un carburant. Les particules qui n’ont pas été brûlées deviennent en suspension dans l’air., La fumée est souvent dangereuse car elle contient des gaz nocifs qui peuvent empoisonner une personne qui inhale trop de fumée.

vous pourriez être surpris de savoir que notre corps utilise également la « combustion” pour produire de l’énergie à partir de l’oxygène et de la nourriture par le biais de processus métaboliques. Nous avons besoin d’un apport régulier d’oxygène pour que notre corps fonctionne normalement; s’il y a trop peu d’oxygène dans l’air, nous suffoquerons. En même temps, nous pouvons être reconnaissants qu’il n’y ait pas plus d’oxygène dans l’air, ou que les réactions chimiques dans notre corps s’accéléreraient, nous faisant bientôt « s’écraser et brûler”!,

Trop d’oxygène dans l’air augmenterait également le risque de feu sur la terre. Puisque l’azote et l’argon ne sont pas très réactifs, l’air est assez sûr pour nous.

projets scientifiques: explorer les quatre éléments

fabriquer un extincteur

Pour éteindre un incendie, il faut en retirer trois éléments: la chaleur, le carburant ou l’oxygène. Sachant cela, les pompiers n’utilisent pas toujours de l’eau pour éteindre un incendie.,

ce dont vous avez besoin:

• bouteille de soda vide
• 5 cuillères à soupe de vinaigre
• 1/2 cuillère à soupe de bicarbonate de soude
• bougie à thé

ce que vous faites:

1. allumez la bougie.
2. Versez le vinaigre dans la bouteille et ajouter le bicarbonate de soude. (Vous pouvez utiliser un entonnoir.) Le mélange devrait pétiller.
3. Tenez la bouteille sur le côté au-dessus de la bougie allumée, en vous assurant qu’aucun liquide ne s’échappe. Ce qui se passe à la flamme?

ce qui s’est passé:

le bicarbonate de soude et le vinaigre réagissent pour produire du dioxyde de carbone, un gaz plus lourd que l’oxygène., Comme il « verse » hors de la bouteille, il pousse l’oxygène plus léger loin de la bougie. Le feu, maintenant privé d’oxygène, ne peut plus brûler.

nutriments itinérants

l’eau est souvent appelée solvant universel car elle peut dissoudre plus de substances que tout autre liquide, transportant souvent ces particules dissoutes avec elle. Lorsque l’eau traverse le sol, les nutriments (aliments) et les particules dissoutes voyagent avec l’eau pour être déposés ailleurs. Voici une expérience pour démontrer visuellement comment ce processus se produit.,

ce dont vous avez besoin:

• 1/2 tasse de sol sec
• 1/2 cuillère à café de peinture à la tempera en poudre bleue
• entonnoir
• pot à large bouche (dans lequel l’entonnoir peut reposer)
• filtre à café
• tasses ou récipients

1. mélanger soigneusement le sol sec et la peinture à la détrempe. Placez l’entonnoir dans le bocal et placez un filtre à café dans l’entonnoir. Verser le mélange de sol dans l’entonnoir.
2. Lentement verser 1/2 tasse d’eau dans l’entonnoir, regardant l’eau s’écoule de l’entonnoir dans le bocal., Remarquez la couleur de l’eau.
3. Enlever l’entonnoir du pot et versez l’eau dans une tasse ou un récipient. Remplacer l’entonnoir sur le pot, avec le filtre à café plein de sable encore en place.
4. répétez les étapes 2 et 3 avec un 1/2 tasse d’eau fraîche plusieurs fois, en économisant l’eau dans une nouvelle tasse après chaque versement.

ce qui se passe:

vous remarquerez que lorsque la première demi-tasse d’eau a traversé le sol, elle est sortie comme une couleur Bleu très foncé. Cependant, l’eau est sortie plus légère avec chaque tasse supplémentaire., Finalement, l’eau voyageant à travers le sol est sortie claire dans le pot. Avez-vous compté combien de demi-tasses d’eau il a fallu pour rendre l’eau claire?

la peinture tempura dans cette expérience représente les nutriments et les particules dissoutes trouvés dans le sol. L’eau est un transporteur très efficace de particules comme en témoigne la couleur de l’eau telle qu’elle a été versée dans le sol. Le sol a commencé avec une quantité relativement élevée de nutriments et de particules – la peinture tempura., L’eau qui coule à travers le sol a pu ramasser une grande partie des « nutriments” et les transporter avec elle à travers l’entonnoir. Chaque versement ultérieur d’eau a ramassé plus de nutriments. Avec chaque coulée, les nutriments restants sont devenus de moins en moins jusqu’à ce que l’eau soit claire et qu’il ne reste plus de nutriments pour voyager avec l’eau.,

scientifique remarquable: George Gabriel Stokes, 1819-1903

George Gabriel Stokes était un mathématicien britannique accompli au 19e siècle, mais tout au long de sa carrière, il a souligné l’importance de l’expérimentation et de la résolution de problèmes plutôt que de se concentrer uniquement sur les mathématiques.

en expérimentant et en appliquant les mathématiques à la physique, Stokes est venu avec une loi qui décrit le mouvement d’un solide à travers un liquide ou un gaz. Connue sous le nom de loi de Stoke, cette loi de viscosité a établi la science de l’hydrodynamique., La Loi de Stoke explique le mouvement des nuages, le mouvement des vagues et la résistance de l’eau au mouvement des navires.

la plupart du travail de Stoke tournait autour des ondes (Son, Lumière et eau) et de la façon dont elles se déplacent à travers divers médiums, tels que l’eau et le gaz. Il a expérimenté comment le vent affecte l’intensité d’un son et comment l’intensité est influencée par le type de gaz à travers lequel les ondes sonores voyagent. Il a nommé et expliqué la fluorescence et a étudié la théorie des ondes de la lumière., Il a également travaillé sur la compréhension des différentes bandes colorées qui pouvaient être vues dans un spectre et a apporté des contributions significatives à ce que nous savons sur la lumière et l’optique.

Stokes est souvent comparé à Sir Isaac Newton parce qu’il existe de nombreux parallèles entre la vie de Stoke et la vie de Newton: les deux ont fait des découvertes révolutionnaires, développé des lois du mouvement, étudié la lumière et l’optique, a occupé la même prestigieuse Chaire Lucasienne de mathématiques à L’Université de Cambridge et a siégé au Parlement.

Faits Fabuleux

Terre

la Plupart des pierres précieuses contenir plusieurs éléments., L’exception? Diamant. C’est tout en carbone.

Lequel des 50 états n’a jamais eu un tremblement de terre? Le Dakota Du Nord.

la circonférence équatoriale De La Terre (40 075 km) est supérieure à sa circonférence polaire (40 008 km).

on estime que la Terre pèse 6,6 sextillions de tonnes, soit 5,97 x 1024 kg. Pour comparer, un million est un 1 avec 6 zéros de la suivre, un sextillion est un 1 avec 21 zéros qui le suit. (1,000,000,000,000,000,000,000)

Eau

un pouce d’eau de pluie équivaut à 15 pouces de neige sèche et poudreuse.,

la partie la plus profonde de l’océan est de 35 813 pieds (10 916 mètres) de profondeur et se trouve dans la fosse des Mariannes dans l’océan Pacifique. À cette profondeur, la pression est de 18 000 livres (9 172 kilogrammes) par pouce carré.

le cerveau humain est constitué à 80% d’eau.

Air

8-12 miles au-dessus de la terre, des rivières d’air connues sous le nom de jet streams se déplacent au-dessus de nous. Plusieurs miles de large et 1-2 miles de profondeur, ces courants d’air peuvent avoir des vitesses de vent aussi élevées que 250 miles par heure. En revanche, les ouragans les plus forts ont des vitesses de vent comprises entre 150 et 200 miles par heure.,

feu

un éclair est d’environ 5 000 °F (~2 800 °C).

le centre du Soleil est d’environ 27 millions de Degrés Fahrenheit (15 millions de °c).

Éléments

Quand on brûle l’hydrogène dans l’air, de l’eau est formée.

L’oxygène est l’élément le plus abondant dans la croûte terrestre, les eaux et l’atmosphère (environ 49,5%).

Son voyage environ 4 fois plus vite dans l’eau que dans l’air.

Le vent et l’eau provoquent l’érosion de la terre, déplaçant de grandes quantités de sable et de roche pour démolir les montagnes et construire de nouvelles structures.,

Lecture

• Une Introduction à la Lumière
• l’Énergie Solaire
• Identifier les Roches & Minéraux