Madame Lelica

a Tudomány Lecke: Föld, Víz, Levegő, Tűz,

Az ókori Görögök azt hittem, hogy a négy elem, hogy minden volt: föld, víz, levegő, tűz. Ezt az elméletet I.E. 450 körül javasolták, majd később Arisztotelész támogatta és hozzáadta.

(Arisztotelész azt is javasolta, hogy van egy ötödik elem, az éter, mert furcsának tűnt, hogy a csillagok földi elemekből készülnek., Meglepődne, ha megtudná, hogy valójában a Földön található sok elemből állnak, és olyan forróak, hogy azt mondhatnánk, hogy állandóan tűzben vannak!)

az a gondolat, hogy ez a négy elem – a föld, a víz, a levegő és a tűz – a filozófia, a tudomány és az orvostudomány sarokköve volt kétezer évig (a gyerekek szeretnek kérdéseket feltenni az elemekről).

az elemek “tiszták” voltak, de nem találtak ebben az állapotban a földön. Minden látható dolog a föld, a víz, a levegő és a tűz kombinációjából állt.,

a négy elemet még arra is felhasználták, hogy leírják azt a négy temperamentumot, amelyek egy személynek lehetnek, Hippokratész pedig a négy elemet használta a testben található négy “humor” leírására. Ezek az elméletek azt állították, hogy a temperamentumoknak és a humoroknak egyensúlyban kell lenniük egymással annak érdekében, hogy az ember mind mentálisan, mind fizikailag jól legyen.

bár most már tudjuk, hogy ezek a korábbi elméletek hamisak, oly módon, hogy a négy elem igazodik a modern tudomány által elfogadott anyag négy állapotához: szilárd (föld), folyékony (víz), gáz (levegő) és plazma (tűz).,

bár a görögök úgy vélték, hogy a négy elem változatlan jellegű, minden különböző elemekből állt, amelyeket a vonzás és a taszítás erői tartottak össze, vagy szétfeszítettek, így az anyagok megváltoztak. Ez hasonló ahhoz, ami valójában történik az elemekkel és az összes molekulával atomi szinten.

Az anyag bármi, aminek tömege és térfogata atomokból áll, amelyek az anyag legkisebb részecskéi. A kötés az atomok között történik, hogy nagyobb molekulákat hozzon létre. (Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni kötés.,) A tömeg az, hogy mennyi anyag van egy tárgyban, míg a térfogat az, hogy mennyi helyet foglal el az objektum. Hogyan atomok vannak elrendezve egy tárgy határozza meg, hogy ez egy szilárd, folyékony, gáz, vagy plazma.

• egy szilárd anyagban az atomok szorosan egymáshoz vannak csomagolva egy rendezett mintában, és nem tudnak mozogni, így egy szilárdnak határozott térfogata és alakja van. A szilárd anyagok közé tartoznak a kőzetek, a fa, a fém és a jég.
• egy folyadékban az atomok közel vannak egymáshoz, de mozoghatnak egymás körül. Ez lehetővé teszi, hogy a folyadék bármilyen tartályba kerüljön., A folyadékokra példa a szobahőmérsékletű víz, a szobahőmérsékletű higany és a forró láva (olvadt kőzet).
• egy gázban több hely van az atomok között. Az atomok olyan szabadon mozoghatnak, hogy ha a gáz nem csapdába esik egy tartályban, az atomok szétszóródnak és elterjednek az egész légkörben. A gázokra példa az oxigén és a nitrogén (a belélegzett levegőben), a hélium és a gőz (vízgőz).
• egy plazmában az atomok a gázhoz hasonlóan helyezkednek el, kivéve, ha annyi energia van a plazmában, az atomok valójában kisebb darabokra oszlanak., A plazmák képesek elektromos áramot vezetni és mágneses mezőket generálni. Ilyen például a villámlás, a napszél, a nap, a fénycsövek és a neonjelek.

a hőmérséklet fontos szerepet játszik abban, hogy az atomok hogyan igazodnak egy anyaghoz. Általános szabályként minél hidegebb az anyag, annál közelebb vannak egymáshoz az atomok, és minél melegebb az anyag, annál távolabb vannak egymástól az atomok. Természetesen az a hőmérséklet, amelyen az anyag szilárd vagy folyadék, attól függ, hogy milyen anyagból készül az anyag., Például a szobahőmérsékleten lévő víz folyadék, míg a szobahőmérsékleten lévő kőzet szilárd.

Science Lesson: the Four Elements in Everyday Life

First Element: Earth

the earth is full of a wide variety of rocks and minerals which provides the soil to grow vegetation and support life. A földkéreg két leggyakoribb eleme az oxigén (46%) és a szilícium (28%). Emiatt a földkéregben a legelterjedtebb ásvány a szilícium-dioxid (szilícium-dioxid). Ismertebb nevén homok, szilícium-dioxid egyik fő összetevője az üveg. Hogyan lehet üvegből homokot készíteni?, Érdekes módon, amikor a szilícium-dioxidot felmelegítik, megolvad, üveggé válik, keményedik, ahogy lehűl.

a földkéregben gazdag fémérc-lerakódások találhatók. Míg ezeket a fémeket gépek, szerszámok, épületek és fegyverek gyártásában használják, ezek a fémek teljesen használhatatlanok. A tüzet fém melegítésére, finomítására és alakítására használják, így gépekből, kalapácsokból és tartógerendákból is készíthetők.

könnyű azt gondolni, hogy a föld szilárd szennyeződés keresztül-kasul, de a valóságban több rétegből áll., Míg ezek közül a rétegek közül sok szilárd, a magot körülvevő réteget folyékony külső magnak nevezik. Olyan forró a föld belsejében, hogy a szikla ebben a rétegben valóban megolvadt. A szilárd belső mag ugyanolyan forró, mint a körülötte lévő folyadékréteg, de a belső magra gyakorolt nyomás olyan nagy, hogy a tudósok úgy vélik, hogy “tömör”.

második elem: Víz

a víz számos egyedi tulajdonsággal rendelkezik. A víz kémiai képlete H20, ami azt jelenti, hogy két hidrogénatomból áll, amelyek egy oxigénatomhoz vannak kötve., A hidrogénatomok mindegyike az oxigénatom egyik oldalához csatlakozik, pozitív töltéssel, míg az oxigénatom negatív töltéssel rendelkezik. Ez polarizálja a vízmolekulát, hasonlóan a mágneshez, pozitív és negatív végeket adva a vízmolekulának.

mivel az ellentétes töltések vonzzák, a vízmolekulák általában” összeragadnak”. Ez biztosítja a víz felületi feszültségét, és lehetővé teszi, hogy a tárgyak, például a gemkapcsok lebegjenek rajta.

bár nem oldhat fel mindent, a vizet univerzális oldószernek nevezik, mert több anyagot oldhat fel, mint bármely más folyadék., Feloldhatja a sót, a cukrot, a savakat, a lúgokat, néhány gázt, valamint a szerves anyagot.

a szervezeten vagy a talajon áthaladó víz vegyszereket, ásványi anyagokat és tápanyagokat vesz magával. A víz azon képessége, hogy feloldja az anyagokat, segít megőrizni a bolygó egészséges állapotát. Több mint egy évszázada a fosszilis tüzelőanyagok elégetése nagy mennyiségű szén-dioxidot (CO2) pumpált a légkörbe. Az óceánok vize ennek a CO2-nek körülbelül a felét szívja fel úgy, hogy feloldja a gázt a levegőből, és tengeri növényzettel dolgozza fel.,

a víz magas fajlagos hőindexszel rendelkezik, ami azt jelenti, hogy sok energiát igényel a hőmérséklet megváltoztatása. Ez elengedhetetlen ahhoz, hogy az élet túlélje a bolygót. A víz bősége a földön nagyon rövid, de kényelmes hőmérsékleti tartományban tartja a bolygót. A Föld átlagos felületi hőmérséklete 59 ° F, a legmagasabb rögzített hőmérséklet 135,9 ° F, a legalacsonyabb rögzített hőmérséklet pedig -128,6 ° F.

összehasonlításhoz logikusnak tűnik, hogy a Merkúr, a Naphoz legközelebb eső bolygó, nagyon meleg marad a bolygó minden felületén, függetlenül attól, hogy a nap felé néz-e vagy sem., Míg azonban a nap felé néző felület nagyon meleg hőmérsékletet ér el (akár 800 ° F-ig), a nap felé néző felület hidegre esik -280 ° F. A higany vízhiánya felelős a drasztikus hőmérsékletváltozásért, mivel a felületét alkotó száraz anyag nem képes hőt tartani, mint a víz.

ahhoz, hogy megtapasztalja magának, hogy a víz milyen jól tartja a hőmérsékletet a drasztikus ingadozásoktól, figyeljen a nappali és éjszakai hőmérsékletek közötti változásra, amikor legközelebb meglátogatja a tengeri (az óceán közelében) vagy a sivatagi éghajlatot., Valószínűleg észre fogod venni, hogy az óceán közelében alig vagy egyáltalán nem változik a hőmérséklet, míg a sivatagban jelentős változás van a nappali és éjszakai hőmérsékletekben.

Ez a magas fajlagos hőindex segít a víz eloltásában azáltal, hogy lehűti a tűz égőfelületeit, eltávolítva a tűz égetéséhez szükséges hőt. A víz is megfojtja a tüzet azáltal, hogy megakadályozza az égéshez szükséges oxigén megszerzését.,

Harmadik Elem: Levegő

Levegő ítélték a “tiszta” elem, de valójában a levegő körülöttünk alkotják, a különböző gázok: elsősorban nitrogén, oxigén, majdnem 1% argon pedig még kisebb mennyiségű szén-dioxid, illetve más elemek, mint például a kripton pedig hélium. A levegő összetétele azonban csak a földi élethez igaz.

sok oxigént használunk a levegőből, majd lélegezzük ki a szén-dioxidot-mely növényeknek fotoszintézis útján kell előállítaniuk ételeiket. A növények viszont oxigént adnak a fotoszintézis során.,

bár a levegő láthatatlan (és legtöbbször elfelejtjük, hogy ott is van), helyet foglal el, térfogata van, és nyomást gyakorol. Ez akkor látható, amikor egy “üres” poharat vesz, fejjel lefelé fordítja, majd megpróbálja lenyomni egy vízzel teli mosogató aljára.

(látható, hogy melegítéskor a levegő kitágul, és összezsugorodik, amikor lehűl ezzel a tojás-in-a-bottle projekttel.)

Ha az üveg valóban üres lenne, a víz könnyen kitöltené az üveg belsejét. De levegő van benne, csak kis mennyiségű víz juthat be az üvegbe., Az üvegben lévő levegőt összenyomták, így a víz olyan helyet kapott, amelyet korábban levegővel foglaltak el.

Ez egy jó dolog, hogy a levegő kitölti az üres helyet, mert a levegő körülöttünk valóban nyom le minket minden alkalommal. A levegő súlya alatt összeomlanánk, kivéve, ha a levegő is bennünk van, és olyan nyomást fejt ki, amely kiegyensúlyozza a külső levegő által kifejtett nyomást.

negyedik elem: tűz

hogyan működik a tűz? Szorosan kapcsolódik a levegőhöz. A tűznek három dologra van szüksége a létezéshez: oxigénre, üzemanyagra és hőre.,

a tűz intenzitása azért változik, mert függ a rendelkezésre álló oxigéntől, üzemanyagtól és hőtől. Amikor mindhárom dolog ellenőrzött helyzetben van, például gyertyákban vagy tábortűzben, a tüzeket hasznosnak tekintik. De ha egy vagy több ilyen dolgot nem irányítanak, például futótűzben vagy égő épületben, a tüzek könnyen nagyon veszélyesek lehetnek.

a tűz eloltásához az oxigént, az üzemanyagot vagy a hőt el kell távolítani. A tűz” elfojtása ” egy takaró vagy szennyeződés elhelyezésével működik, mert a tűz oxigén nélkül megy ki., A föld rengeteg üzemanyagot biztosít fa és fosszilis tüzelőanyagok, például szén formájában. Amikor az üzemanyagot eltávolítják, a tűznek semmi sem marad égni, hanem kialszik. A víz gyakran hatékony hűtési forrásként szolgál, ha eltávolítja a hőt a tűzből. Ez akkor látható, amikor egy kitörő vulkánból származó forró láva belép az óceánba, vagy amikor egy vödör vizet dobnak egy tábortűzre.

A tűz fényt, hőt és füstöt hoz létre az égésnek nevezett gyors kémiai reakció révén. A füst az üzemanyag hiányos égésének (égésének) eredménye. A nem égetett részecskék felfüggesztésre kerülnek a levegőben., A füst gyakran veszélyes, mert olyan káros gázokat tartalmaz, amelyek mérgezhetnek egy olyan személyt, aki túl sok füstöt belélegez.

meglepődhet, ha tudja, hogy testünk “égést” is használ az oxigénből és az élelmiszerből származó energia előállításához anyagcsere-folyamatok révén. Állandó oxigénellátásra van szükségünk, hogy a testünk normálisan működjön; ha túl kevés oxigén van a levegőben, megfulladunk. Ugyanakkor hálásak lehetünk, hogy nincs több oxigén a levegőben, vagy a testünk kémiai reakciói felgyorsulnak, ami hamarosan “összeomlik és ég”!,

túl sok oxigén a levegőben is növeli a tűz kockázatát a földön. Mivel a nitrogén és az argon nem túl reakcióképes, a levegő elég biztonságos számunkra.

tudományos projektek: a négy elem feltárása

Készítsen tűzoltó készüléket

a tűz eloltásához a három dolog egyikét el kell távolítani: hő, üzemanyag vagy oxigén. Ennek tudatában a tűzoltók nem mindig használnak vizet a tűz eloltására.,

amire szüksége van:

• üres szódásüveg
• 5 evőkanál ecet
• 1/2 evőkanál szódabikarbóna
• Teafény gyertya

mit csinálsz:

1. gyújtsd meg a gyertyát.
2. öntsük az ecetet a palackba, és adjuk hozzá a szódabikarbónát. (Érdemes lehet egy tölcsért használni.) A keveréket kell fizz.
3. tartsa a palackot oldalra a megvilágított gyertya felett, ügyelve arra, hogy ne kerüljön folyadék. Mi történik a lánggal?

mi történt:

a szódabikarbóna és az ecet úgy reagál, hogy szén-dioxidot, az oxigénnél nehezebb gázt hozzon létre., Ahogy “kiönti” a palackból, a könnyebb oxigént távolítja el a gyertyától. Az oxigéntől megfosztott tűz már nem éghet.

utazó tápanyagok

a vizet gyakran univerzális oldószernek nevezik, mivel több anyagot oldhat fel, mint bármely más folyadék, gyakran magával hordozva ezeket az oldott részecskéket. Amikor a víz áthalad a talajon, a tápanyagok (élelmiszerek) és az oldott részecskék együtt mozognak a vízzel, hogy máshol lerakódjanak. Itt van egy kísérlet, amely vizuálisan bemutatja, hogyan történik ez a folyamat.,

Mire van Szüksége:

• 1/2 csésze száraz talaj
• 1/2 teáskanál kék por tempera festék
• Tölcsér
• Széles szájú üvegbe (a tölcsér pihenhet)
• Kávé szűrő
• Csésze vagy konténerek
• a Víz
• mérőpohár

Mit Tenni:

1. Keverjük össze a száraz talaj -, tempera festék alaposan. Helyezze a tölcsért az edénybe, majd helyezze a kávészűrőt a tölcsérbe. Öntsük a talajkeveréket a tölcsérbe.
2. lassan öntsön 1/2 csésze vizet a tölcsérbe, figyelve, ahogy a víz kifogy a tölcsérből az edénybe., Figyelje meg a víz színét.
3. távolítsa el a tölcsért az edényből, majd öntse a vizet egy csészébe vagy tartályba. Cserélje ki a tölcsért az edény fölé, a homokkal teli kávéfőzővel, amely még mindig a helyén van.
4. ismételje meg a 2.és a 3. lépést egy friss 1/2 csésze vízzel többször, minden egyes öntés után egy új csészében megtakarítva a vizet.

mi történik:

észre fogod venni, hogy amikor az első fél csésze víz ment át a talajon, nagyon Sötétkék színként jött ki. A víz azonban minden további csészével könnyebb lett., Végül a talajon áthaladó víz tiszta volt az üvegben. Megszámoltad, hány fél csésze víz kellett ahhoz, hogy tiszta legyen a víz?

a tempura festék ebben a kísérletben képviseli a talajban található tápanyagokat és oldott részecskéket. A víz a részecskék nagyon hatékony transzportere, amint azt a víz színe is bizonyítja, ahogy a talajon öntötték. A talaj viszonylag nagy mennyiségű tápanyaggal és részecskékkel indult – a tempura festék., A talajon átfolyó víz képes volt felvenni a “tápanyagok” nagy részét, és a tölcséren keresztül magával vinni őket. A víz minden további öntése több tápanyagot vett fel. Minden egyes öntéssel a fennmaradó tápanyagok egyre kevésbé lettek, amíg a víz tiszta lett, és nem maradt több tápanyag a vízzel való utazáshoz.,

figyelemre méltó tudós: George Gabriel Stokes, 1819-1903

George Gabriel Stokes a 19. században kiváló brit matematikus volt, de karrierje során hangsúlyozta a kísérletezés és a problémamegoldás fontosságát, nem pedig kizárólag a matematikára összpontosítva.

a matematika fizikai kísérletezésével és alkalmazásával Stokes olyan törvényt hozott létre, amely leírja a szilárd anyag folyadékon vagy gázon keresztüli mozgását. Stoke törvényeként ismert, ez a viszkozitási törvény megalapozta a hidrodinamika tudományát., Stoke törvénye megmagyarázza a felhő mozgását, a hullámmozgást, és a víz ellenállását a hajó mozgásának.

Stoke munkájának nagy része a hullámok (hang, fény és víz) körül forgott, és hogyan mozognak különböző médiumokon, például vízen és gázon. Kísérletezett azzal, hogy a szél hogyan befolyásolja a hang intenzitását, és hogyan befolyásolja az intenzitást az a gáztípus, amelyen a hanghullámok áthaladnak. Megnevezte és elmagyarázta a fluoreszcenciát, és megvizsgálta a fény hullámelméletét., Azon is dolgozott, hogy megértse a különböző színű sávokat, amelyek egy spektrumban láthatók, és jelentősen hozzájárult ahhoz, amit a fényről és az optikáról tudunk.

Stokest gyakran hasonlítják Sir Isaac Newtonhoz, mert Stoke élete és Newton élete között számos párhuzam van: mindkettőnek áttörő felfedezései voltak, kidolgozott mozgástörvényei, fény-és optika-kutatásai, a Cambridge-i Egyetemen ugyanazt a rangos Lucasian matematikai széket tartotta, és a Parlamentben szolgált.

mesés tények

Föld

a legtöbb drágakő több elemet tartalmaz., A kivétel? A gyémánt. Ez mind szén.

az 50 állam közül melyiknek soha nem volt földrengése? Észak-Dakota.

A Föld egyenlítői kerülete (40 075 km) nagyobb, mint a poláris kerülete (40 008 km).

A Föld becsült súlya 6, 6 sextillion tonna, vagy 5, 97 x 1024 kg. Összehasonlítani, egy millió egy 1 val vel 6 nullák követik-a sextillion egy 1 val vel 21 nullák követik. (1,000,000,000,000,000,000,000)

víz

egy hüvelyk esővíz egyenértékű 15 hüvelyk száraz, poros hó.,

az óceán legmélyebb része 35,813 láb (10,916 méter) mély és a Csendes-óceán Mariana-Árokjában fordul elő. Ebben a mélységben a nyomás 18 000 font (9172 kilogramm)négyzetcentiméterenként.

az emberi agy 80% víz.

levegő

8-12 mérföld a föld felett, a jet streamként ismert levegő folyói fölöttünk mozognak. Több mérföld széles és 1-2 mérföld mély, ezek az áramlatok a levegő lehet a szél sebessége olyan magas, mint 250 mérföld per óra. Ezzel szemben a legerősebb hurrikánok szélsebessége 150-200 mérföld / óra.,

tűz

egy villámcsapás körülbelül 5000 °F (~2800 °C).

A nap középpontja körülbelül 27 millió Fahrenheit fok (15 millió °C).

elemek kombinált

amikor hidrogén ég a levegőben, víz képződik.

az oxigén a legelterjedtebb elem a földkéregben, a vizekben és a légkörben (kb. 49,5%).

A hang körülbelül 4-szer gyorsabban halad vízben, mint a levegőben.

a szél és a víz egyaránt eróziót okoz a földön, nagy mennyiségű homokot és sziklát mozgatva a hegyek lebontására és új építmények építésére.,

további olvasmányok

• Bevezetés a fénybe
• napenergia
• azonosítsa a kőzeteket & ásványok