Madame Lelica

lecția de știință: Pământ, Apă, Aer și foc

grecii antici credeau că există patru elemente din care totul era alcătuit: pământ, apă, aer și foc. Această teorie a fost sugerată în jurul anului 450 î. HR., iar mai târziu a fost susținută și adăugată de Aristotel.

(Aristotel a sugerat, de asemenea, că există un al cincilea element, eterul, pentru că părea ciudat că stelele vor fi făcute din elemente pământești., El ar fi surprins să afle că sunt, de fapt, alcătuite din multe elemente găsite pe pământ și sunt atât de fierbinți încât se poate spune că sunt pe foc tot timpul!ideea că aceste patru elemente-pământ, apă, aer și foc – au alcătuit toată materia a fost piatra de temelie a filozofiei, științei și medicinei timp de două mii de ani (copiilor le place să pună întrebări despre elemente).

elementele erau „pure”, dar nu puteau fi găsite în acea stare pe pământ. Fiecare lucru vizibil era alcătuit dintr-o combinație de pământ, apă, aer și foc.,cele patru elemente au fost chiar folosite pentru a descrie cele patru temperamente pe care le-ar putea avea o persoană, iar Hippocrates a folosit cele patru elemente pentru a descrie cele patru „umori” găsite în corp. Aceste teorii au afirmat că temperamentele și umorul trebuie să fie în echilibru între ele pentru ca o persoană să fie bine atât mental cât și fizic.deși știm acum că aceste teorii anterioare sunt false, într-un fel cele patru elemente se aliniază cu cele patru stări de materie asupra cărora știința modernă a convenit: solid (pământ), lichid (apă), gaz (aer) și plasmă (foc).,deși Grecii credeau că cele patru elemente erau neschimbate în natură, totul era alcătuit din elemente diferite, care erau ținute împreună sau împinse în afară de forțele de atracție și repulsie, determinând schimbarea substanțelor. Acest lucru este similar cu ceea ce se întâmplă cu adevărat cu elementele și toate moleculele la nivel atomic.

Materia este ceva care are masă și volum și este alcătuit din atomi, care sunt cele mai mici particule de materie. Legarea are loc între atomi pentru a face molecule mai mari. (Faceți clic aici pentru a afla mai multe despre lipire.,) Masa este cât de multă materie este într-un obiect, în timp ce volumul este cât spațiu ocupă obiectul. Modul în care atomii sunt aranjați într-un obiect determină dacă este un solid, lichid, gaz sau plasmă.într-un solid, atomii sunt împachetați strâns împreună într-un model ordonat și nu se pot mișca, dând unui solid un volum și o formă definită. Exemple de solide includ roci, lemn, metal și gheață.

într-un lichid, atomii sunt aproape împreună, dar se pot mișca unul în jurul celuilalt. Acest lucru permite unui lichid să ia forma oricărui recipient în care este plasat., Exemple de lichide includ apa la temperatura camerei, mercurul la temperatura camerei și lava fierbinte (rocă topită).

într-un gaz, există mai mult spațiu între atomi. Atomii se pot mișca atât de liber încât, dacă gazul nu este prins într-un recipient, atomii se vor difuza și se vor răspândi în atmosferă. Exemple de gaze sunt oxigenul și azotul (în aerul pe care îl respirăm), heliul și aburul (vaporii de apă).

într-o plasmă, atomii sunt distanțați în mod similar cu gazul, cu excepția faptului că există atât de multă energie într-o plasmă, atomii se împart de fapt în bucăți mai mici., Plasmele sunt capabile să transporte un curent electric și să genereze câmpuri magnetice. Exemple de plasme includ fulgere, vânt solar, soare, lumini fluorescente și semne de neon.

temperatura joacă un rol important în modul în care atomii sunt aliniate într-o substanță. Ca regulă generală, cu cât materia este mai rece, cu atât atomii sunt mai apropiați unul de celălalt și cu cât materia este mai caldă, cu atât atomii sunt mai îndepărtați. Desigur, temperatura la care o materie este solidă sau lichidă depinde de substanța din care este făcută Materia., De exemplu, apa la temperatura camerei este un lichid, în timp ce o rocă la temperatura camerei este solidă.

lecția de știință: cele patru elemente din viața de zi cu zi

primul Element: Pământul

pământul este plin de o mare varietate de roci și minerale care oferă solului să crească vegetația și să susțină viața. Cele două elemente cele mai comune din scoarța pământului sunt oxigenul (46%) și siliciul (28%). Din acest motiv, cel mai abundent mineral din crusta pământului este silica (dioxid de siliciu). Mai cunoscut sub numele de nisip, silica este o componentă majoră a sticlei. Cum se poate face sticla din nisip?, Interesant, atunci când silica este încălzită, se topește și devine sticlă, întărindu-se pe măsură ce se răcește. depozitele bogate de minereuri metalice se găsesc în întreaga crustă a Pământului. În timp ce aceste metale sunt utilizate în producția de mașini, unelte, clădiri și arme, direct din pământ aceste metale sunt destul de inutile. Focul este folosit pentru a încălzi, rafina și forma metalul, astfel încât mașinile, ciocanele și grinzile de sprijin să poată fi făcute din el.este ușor să ne gândim la pământ ca fiind murdărie solidă prin și prin, dar în realitate este alcătuit din mai multe straturi., În timp ce multe dintre aceste straturi sunt solide, stratul care înconjoară miezul se numește miezul exterior lichid. Este atât de fierbinte în interiorul pământului încât roca de la acest strat s-a topit de fapt. Miezul interior solid este la fel de fierbinte ca stratul lichid care îl înconjoară, dar presiunea asupra miezului interior este atât de mare încât oamenii de știință cred că este „presat” într-un solid.

al doilea Element: apa

apa are multe proprietăți unice. Formula chimică a apei este H20, ceea ce înseamnă că este format din doi atomi de hidrogen legați la un atom de oxigen., Atomii de hidrogen se atașează fiecare de o parte a atomului de oxigen și au o sarcină pozitivă, în timp ce atomul de oxigen are o sarcină negativă. Aceasta polarizează molecula de apă, la fel ca un magnet, dând o moleculă de apă capete pozitive și negative.deoarece încărcăturile opuse atrag, moleculele de apă tind să se „lipească” împreună. Acest lucru oferă o tensiune superficială a apei și permite obiectelor, cum ar fi agrafele de hârtie, să plutească pe ea.deși nu poate dizolva totul, apa este cunoscută sub numele de solvent universal, deoarece poate dizolva mai multe substanțe decât orice alt lichid., Poate dizolva sare, zahăr, acizi, alcalii, unele gaze și materiale organice.apa care călătorește prin corp sau prin sol ia cu ea substanțe chimice, minerale și substanțe nutritive. Capacitatea apei de a dizolva substanțele ajută la menținerea sănătății planetei. Timp de mai bine de un secol, arderea combustibililor fosili a pompat cantități mari de dioxid de carbon (CO2) în atmosferă. Apa din oceane a absorbit aproximativ jumătate din acest CO2 prin dizolvarea gazului din aer și prelucrarea acestuia prin vegetația marină., apa are un indice de căldură specific ridicat, ceea ce înseamnă că este nevoie de multă energie pentru a-și schimba temperatura. Acest lucru este esențial pentru ca viața să supraviețuiască pe o planetă. Abundența apei de pe pământ menține planeta într-un interval de temperatură foarte scurt, dar confortabil. Temperatura medie a suprafeței pământului este de 59 ° F, cu cea mai mare temperatură înregistrată 135.9 ° F și cea mai scăzută temperatură înregistrată -128.6 ° F.

Pentru a compara, s-ar părea logic că Mercur, planeta cea mai apropiată de soare, ar sta foarte cald pe toate suprafețele de pe planeta, indiferent dacă era cu fața la soare sau nu., Cu toate acestea, în timp ce suprafața cu care se confruntă soarele atinge temperaturi foarte calde (până la 800 ° F), suprafața cu care se confruntă soarele scade la o temperatură rece -280 ° F. lipsa de apă a lui Mercur este responsabilă pentru această schimbare drastică a temperaturii, deoarece materialul uscat care alcătuiește suprafața sa nu poate reține căldura ca apa.

pentru a experimenta pentru tine cât de bine apa păstrează temperatura de fluctuații drastice, să acorde o atenție la schimbarea dintre temperaturile pe timp de zi și de noapte data viitoare când vizitați un maritim (lângă ocean) sau deșert climatice., Probabil veți observa că nu există schimbări de temperatură în apropierea oceanului, în timp ce în deșert există o schimbare semnificativă a temperaturilor de zi și de noapte.acest indice de căldură specific ridicat ajută, de asemenea, apa să stingă focul prin răcirea suprafețelor de combustibil pe care focul le arde, eliminând căldura necesară pentru arderea focului. De asemenea, apa sufocă un incendiu împiedicându-l să obțină oxigenul de care are nevoie pentru a arde.,

al treilea Element: aerul

aerul a fost considerat un element „pur”, dar, de fapt, aerul care este în jurul nostru este alcătuit dintr-o varietate de gaze: în primul rând azot și oxigen, cu aproape 1% argon și chiar cantități mai mici de dioxid de carbon și alte elemente, cum ar fi kryptonul și heliul. Totuși, compoziția aerului este potrivită pentru viața pe Pământ.folosim o mulțime de oxigen pe care îl obținem din aer, apoi expirăm dioxidul de carbon – de care plantele au nevoie pentru a-și produce alimentele prin fotosinteză. Plantele, la rândul lor, dau oxigen în timpul fotosintezei., deși aerul este invizibil (și de cele mai multe ori uităm că este chiar acolo), ocupă spațiu, are volum și exercită presiune. Acest lucru poate fi văzut atunci când luați un pahar „gol”, întoarceți-l cu susul în jos și încercați să-l împingeți până la fundul unei chiuvete pline cu apă.

(puteți vedea cum aerul se extinde atunci când este încălzit și se micșorează atunci când este răcit cu acest proiect egg-in-a-bottle.dacă paharul ar fi cu adevărat gol, apa ar umple cu ușurință interiorul paharului. Dar aerul este acolo și doar o cantitate mică de apă poate intra în pahar., Aerul din sticlă a fost comprimat, dând apei un spațiu care a fost ocupat anterior cu aer.este un lucru bun că aerul umple spațiul gol, deoarece aerul din jurul nostru ne Apasă de fapt tot timpul. Ne-am prăbuși sub greutatea aerului, cu excepția faptului că aerul este și în interiorul nostru și exercită o presiune care echilibrează presiunea exercitată de aerul exterior.

al patrulea Element: foc

cum funcționează focul? Este strâns legată de aer. Focul are nevoie de trei lucruri pentru a exista: oxigen, combustibil și căldură.,intensitatea unui incendiu variază deoarece depinde de oxigenul, combustibilul și căldura disponibile. Când toate aceste trei lucruri sunt într-o situație controlată, cum ar fi în lumânări sau un foc de tabără, incendiile sunt considerate utile. Dar când unul sau mai multe dintre aceste lucruri nu sunt controlate, cum ar fi într-un incendiu sau într-o clădire în flăcări, incendiile pot deveni cu ușurință foarte periculoase.pentru a stinge un incendiu, oxigenul, combustibilul sau căldura trebuie îndepărtate. „Sufocarea” unui incendiu prin plasarea unei pături sau murdărie pe acesta funcționează deoarece focul se stinge fără oxigen., Pământul oferă o abundență de combustibil sub formă de lemn și combustibili fosili, cum ar fi cărbunele. Când combustibilul este îndepărtat, focul nu mai are nimic de ars și se stinge. Apa servește adesea ca o sursă eficientă de răcire prin îndepărtarea căldurii de la foc. Acest lucru se observă atunci când lava fierbinte dintr-un vulcan erupt intră în ocean sau când o găleată de apă este aruncată pe un foc de tabără.focul creează lumină, căldură și fum printr-o reacție chimică rapidă numită combustie. Fumul este rezultatul arderii incomplete (arderea) unui combustibil. Particulele care nu au fost arse devin suspendate în aer., Fumul este adesea periculos, deoarece conține gaze nocive care pot otrăvi o persoană care inhalează prea mult fum. s-ar putea să fiți surprinși să știți că corpurile noastre folosesc și „arderea” pentru a produce energie din oxigen și alimente prin procese metabolice. Avem nevoie de o sursă constantă de oxigen pentru a menține funcționarea normală a corpului nostru; dacă există prea puțin oxigen în aer, ne vom sufoca. În același timp, putem fi recunoscători că nu există mai mult oxigen în aer, sau reacțiile chimice din corpul nostru s-ar accelera, determinându-ne să ne „prăbușim și să ardem”în curând!,prea mult oxigen în aer ar crește, de asemenea, riscul de incendii pe pământ. Deoarece azotul și argonul nu sunt foarte reactive, aerul este destul de sigur pentru noi.

proiecte științifice: explorarea celor patru elemente

faceți un stingător de incendiu

pentru a stinge un incendiu, unul dintre cele trei lucruri trebuie eliminat din acesta: căldură, combustibil sau oxigen. Știind acest lucru, pompierii nu folosesc întotdeauna apă pentru a stinge un incendiu.,

ce aveți nevoie:

• sticlă goală de sodă
• 5 linguri de oțet
• 1/2 lingură de bicarbonat de sodiu
• ceai lumânare ușoară

ce faci:

1. aprinde lumânarea.
2. turnați oțetul în sticlă și adăugați bicarbonatul de sodiu. (Poate doriți să utilizați o pâlnie.) Amestecul trebuie să fie fizz.
3. țineți flaconul lateral peste lumânarea aprinsă, asigurându-vă că nu scapă lichid. Ce se întâmplă cu flacăra?

ce s-a întâmplat:

bicarbonatul de sodiu și oțetul reacționează pentru a produce dioxid de carbon, un gaz mai greu decât oxigenul., Pe măsură ce” se toarnă ” din sticlă, împinge oxigenul mai ușor departe de lumânare. Focul, acum lipsit de oxigen, nu mai poate arde.apa este adesea numită Solvent Universal, deoarece poate dizolva mai multe substanțe decât orice alt lichid, adesea purtând aceste particule dizolvate cu ea. Când apa călătorește prin sol, nutrienții (alimentele) și particulele dizolvate călătoresc cu apa pentru a fi depuse în altă parte. Iată un experiment pentru a demonstra vizual cum se întâmplă acest proces.,

ce aveți nevoie:

• 1/2 cană sol uscat
• 1/2 linguriță vopsea tempera pudră albastră
• pâlnie
• borcan cu gura largă (în care pâlnia se poate odihni)
• filtru de cafea
• cupe sau recipiente
• apă
• ceașcă de măsurare

/h4>

1. amestecați bine solul uscat și vopseaua tempera. Puneți pâlnia în borcan și așezați filtrul de cafea în pâlnie. Se toarnă amestecul de sol în pâlnie.
2. turnați încet 1/2 cană de apă în pâlnie, urmărind cum apa se scurge din pâlnie în borcan., Observați culoarea apei.
3. scoateți pâlnia din borcan și turnați apa într-o ceașcă sau recipient. Înlocuiți pâlnia peste borcan, cu filtrul de cafea plin de nisip încă în loc.
4. repetați pașii 2 și 3 cu o cană proaspătă de apă de mai multe ori, economisind apa într-o ceașcă nouă după fiecare turnare.

ce se întâmplă:

veți observa că atunci când prima jumătate de cană de apă a trecut prin sol, a ieșit ca o culoare Albastru foarte închis. Cu toate acestea, apa a ieșit mai ușoară cu fiecare ceașcă suplimentară., În cele din urmă, apa care călătorea prin sol a ieșit limpede în borcan. Ai numărat câte jumătăți de cești de apă a fost nevoie pentru a face apa să curgă?vopseaua tempura din acest experiment reprezintă substanțele nutritive și particulele dizolvate găsite în sol. Apa este un transportor foarte eficient de particule, după cum reiese din culoarea apei, așa cum a fost turnată prin sol. Solul a început cu o cantitate relativ mare de nutrienți și particule în el – vopseaua tempura., Apa care curge prin sol a fost capabilă să ridice o mare parte din „nutrienți” și să le transporte cu ea prin pâlnie. Fiecare turnare ulterioară a apei a luat mai mulți nutrienți. Cu fiecare turnare, nutrienții rămași au devenit din ce în ce mai puțini până când apa s-a limpezit și nu au mai rămas nutrienți pentru a călători cu apa.,George Gabriel Stokes a fost un matematician britanic realizat în secolul al XIX-lea, dar de-a lungul carierei sale, a subliniat importanța experimentării și rezolvării problemelor, în loc să se concentreze doar pe matematică.prin experimentarea și aplicarea matematicii în fizică, Stokes a venit cu o lege care descrie mișcarea unui solid printr-un lichid sau un gaz. Cunoscută sub numele de legea lui Stoke, această lege a vâscozității a stabilit știința hidrodinamicii., Legea lui Stoke explică mișcarea norilor, mișcarea valurilor și rezistența apei la mișcarea navelor.cea mai mare parte a muncii lui Stoke se învârtea în jurul undelor (sunet, lumină și apă) și a modului în care acestea se mișcă prin diferite medii, cum ar fi apa și gazul. El a experimentat modul în care vântul afectează intensitatea unui sunet și modul în care intensitatea este influențată de tipul de gaz prin care călătoresc undele sonore. El a numit și a explicat fluorescența și a investigat teoria undelor luminii., De asemenea, a lucrat la înțelegerea diferitelor benzi colorate care puteau fi văzute într-un spectru și a adus contribuții semnificative la ceea ce știm despre lumină și optică.

Stokes este adesea comparat cu Sir Isaac Newton, deoarece există numeroase paralele între Stoke viața lui și a lui Newton viață: ambele au avut descoperire de descoperiri, elaborate legile de mișcare, investigat de lumină și optice, a avut loc același prestigiu Lucasian Catedra de Matematică la Universitatea din Cambridge, și a servit în Parlament.cele mai multe pietre prețioase conțin mai multe elemente., Excepția? Diamantul. E doar carbon.care dintre cele 50 de state nu a avut niciodată un cutremur? Dakota De Nord.circumferința Ecuatorială a Pământului (40.075 km) este mai mare decât circumferința sa polară (40.008 km).pământul este estimat să cântărească 6, 6 tone de sextilion sau 5, 97 x 1024 kg. Pentru a compara, un milion este un 1 cu 6 zerouri urma s – o sextilioane este un 1, cu 21 de zerouri după aceasta. (1,000,000,000,000,000,000,000)

apă

un inch de apă de ploaie este echivalent cu 15 inci de zăpadă uscată, sub formă de pulbere.,cea mai adâncă parte a oceanului este 35,813 picioare (10,916 metri) adâncime și are loc în Trench Mariana în Oceanul Pacific. La această adâncime presiunea este de 18.000 de lire sterline (9172 kilograme) pe inch pătrat.creierul uman este de 80% apă.8-12 mile deasupra pământului, râuri de aer cunoscut ca jet fluxuri muta deasupra noastră. Câțiva kilometri lățime și 1-2 mile adâncime, acești curenți de aer pot avea viteze ale vântului la fel de mari ca 250 mile pe oră. În contrast, cele mai puternice uragane au viteze ale vântului între 150-200 de mile pe oră.,un fulger este de aproximativ 5.000 ° F (~2.800 °C).centrul Soarelui este de aproximativ 27 de milioane de grade Fahrenheit (15 milioane °c).când hidrogenul arde în aer, se formează apă.oxigenul este cel mai abundent element din scoarța terestră, apele și atmosfera (aproximativ 49,5%).sunetul călătorește de aproximativ 4 ori mai repede în apă decât în aer.vântul și apa cauzează eroziunea pământului, mutând cantități mari de nisip și rocă pentru a dărâma munții și a construi noi structuri.,

Lectură suplimentară

• O Introducere în lumină
• energia solară
• identificarea rocilor& minerale