I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА. ЯНВАРСКИЙ СТОП-КАДР

• Авторы
• Файлы работы
• Наградные документы

Князев К.С. 1

---

1МБОУ "Средняя общеобразовательная школа №9 г. Йошкар-Олы"

Работа в формате PDF

120.1 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьника

Введение 3

1. Что такое погода 4

2. Термометры и температурные шкалы 5

3. Причины изменения температуры воздуха 7

4. Исследовательская часть 8

Заключение 10

Список использованных источников 11

Введение

Мы все интересуемся погодой. Одной из главных составляющих характеристик погоды является температура воздуха. Что же это такое? Как её правильно измерять? И почему температура воздуха постоянно меняется? На эти и другие вопросы мы попытались дать ответ, проведя свою исследовательскую работу.

Цель:

Выяснить, различается ли температура воздуха в разных местах и почему.

Задачи:

1. Познакомиться с принципом действия термометра

2. Изучить разные температурные шкалы

3. Исследовать температуру воздуха в разных местах

4. Выяснить причины изменения температура воздуха в разных местах

Гипотеза:

Температура воздуха в разных местах в одно и то же время неодинакова.

1. Что такое погода

Изучив разные литературные источники, узнал, что пого́да — это состояние нижнего слоя атмосферы в данное время в данном месте. Главными элементами погоды являются:

1. атмосферное давление,

2. температура воздуха,

3. относительная влажность воздуха,

4. сила и направление ветра,

5. облачность,

6. атмосферные осадки,

7. атмосферные явления (туманы, метели, грозы).

Погода испытывает непрерывные изменения, которые могут быть очень ощутимы не только от одного дня к другому, но и на протяжении даже нескольких минут. Изменения погоды бывают периодические и непериодические.

Регулярные метеорологические наблюдения в г. Йошкар-Оле начали проводиться с 1926 года. Именно в этом году в июле Нижегородским Управлением единой гидрометслужбы была организована гидрометеорологическая станция Йошкар-Ола. Сейчас работают два главных центра гидрометеорологии: Республиканский (пгт. Медведево, ул. Чехова 5) и городской (г. Йошкар-Ола, ул. Советская 173). Эти центры осуществляют разные виды деятельности:

• специализированные прогнозы погоды для различных отраслей экономики (ТЭК, связь, автотранспорт и т.д.);

• прогноз неблагоприятных явлений погоды (шквалы, грозы, заморозки и т.д.);

• прогноз неблагоприятных метеоусловий, способствующих загрязнению атмосферного воздуха;

• предоставление справок для организаций и частных лиц, пострадавших от стихийных природных явлений в страховые компании и другие государственные органы;

• обследование территорий и объектов, пострадавших в результате воздействия опасных явлений, оценка интенсивности явления с выдачей заключения;

• климатические характеристики за многолетний период;

• справки и обзоры о текущей погоде;

• прогноз весеннего половодья;

• агрометеорологические прогнозы сроков созревания и урожайности сельскохозяйственных культур, состояния озимых культур к началу вегетации;

• прогноз влагозапаса в почве на начало проведения полевых работ весной;

• расчет фоновых концентраций загрязняющих веществ загрязняющих веществ, качества воды в водных объектах.

1. Термометры и температурные шкалы

Одним из главных элементов погоды является температу́ра воздуха (от лат. temperatura — надлежащее смешение, нормальное состояние) — физическая величина, характеризующая различную степень нагретости тел. Живые существа способны воспринимать ощущения тепла и холода непосредственно, с помощью органов чувств. Однако точное определение температуры требует, чтобы температура измерялась объективно, с помощью приборов. Такие приборы называются термометрами.

Tермoметр – прибор для измерения температуры и действие его основано на таких физических свойствах, как тепловое расширение жидкостей, газов и твёрдых тел. Наиболее распространены жидкостные термометры, в которых используют жидкость и её свойство расширяться при нагревании. Жидкостные термометры заполняют спиртом, ртутью, толуолом, пентаном. Термометры, заполненные ртутью годятся для измерения температур от –30º до +550º. Термометр с этиловым спиртом для температуры от –65º до +65º. С толуолом от 0º до –90º. С пентаном от +20º до –180º.

Термометры измеряют так называемую эмпирическую температуру. В эмпирической шкале температур устанавливаются две реперные точки и число делений между ними — так были введены используемые ныне шкалы Цельсия, Фаренгейта, Кельвина и Реомюра.

Латинское слово градус – означает ступень. Шкала температур, в которой температура таяния снега это 0º, а кипение воды 100º, называется шкалой Цельсия. Цельсий отметил положение верха столбика, когда термометр был погружен в растаявшую воду, смешанную со льдом и снегом. Потом опустил термометр в кипяток и, когда столбик поднялся, отметил и это положение.

Фаренгейт изготовил в 1714 году ртутный термометр. Положение верхушки столбика, когда термометр был в снегу, он отметил как 32º. А при погружении термометра в кипящую воду место верха столбика он обозначен как 212º.

Понятие абсолютной температуры было введено У. Томсоном (Кельвином). Шкала температур Кельвина — это шкала, в которой начало отсчёта ведётся от абсолютного нуля. Абсолютная шкала температуры называется так, потому что мера основного состояния нижнего предела температуры — абсолютный ноль, то есть наиболее низкая возможная температура, при которой в принципе невозможно извлечь из вещества тепловую энергию. Абсолютный ноль определён как 0º K, что равно −273,15 °C.

Гра́дус Реомю́ра (°R) — единица измерения температуры, в которой температуры замерзания и кипения воды приняты за 0 и 80 градусов. Предложен в 1730 году Р. А. Реомюром.

В настоящее время в технике, медицине, метеорологии и в быту чаще используют шкалу Цельсия. Шкала Цельсия очень удобна с практической точки зрения, поскольку вода очень распространена на нашей планете и на ней основана наша жизнь.

1. Причины изменения температуры воздуха

В среднем, температура на поверхности Земли изменяется в течение года в пределах ±40°C. Изменение температуры воздуха зависит от следующих четырех основных факторов:

1) широты (из-за шарообразности Земли солнечные лучи падают на поверхность планеты под разными углами. Чем больше угол падения, тем больше тепла получает каждая точка земной поверхности),

2) высоты поверхности суши (как правило, чем выше, тем холоднее),

3) типа поверхности (в особенности от расположения суши и моря),

4) переноса тепла ветрами и течениями.

Изучив литературные источники, я узнал, что воздух получает тепло четырьмя способами:

• прямым действием солнечных лучей

• отражением этих лучей от земной поверхности,

• прямым соприкосновением с земной поверхностью,

• посредством водяных паров.

1. Исследовательская часть

Я задался вопросом – могут ли лучи солнца нагреть воздух по-разному в разных местах? И чтобы ответить на этот вопрос я провёл исследование. Исследование проводилось в г. Йошкар-Оле, имеющем координаты: 56º северной широты 47º восточной долготы. Высота над уровнем моря: 105,1 м.

В среднем, солнечный полдень наступает в 11 часов 48 минут, или на 42 минуты раньше, чем в Москве.

В сводке погоды объявляют температуру воздуха, измеренную на метеостанции. В действительности же температура воздуха может быть различной в лесу и на поле, у почвы и на высоте 3 метра, в тени и на солнце, с южной и северной стороны дома, в ямке и на горке. Именно поэтому растения, птицы и звери, оказавшиеся в разных элементах микрорельефа и в окружении разной растительности, по-разному согреваются или остужаются воздухом в один и тот же час на соседних участках.

Прогноз погоды от метеостанции:

Для проведения исследования мне необходимо было измерить температуру воздуха в разных местах:

1. Измерение температуры в 3 м от южной стены в тени на высоте 150 см

2. Измерение температуры в гуще ветвей дерева на высоте 3 м в тени стены.

3. Измерение температуры в 2 м над почвой в тени здания к северу от него.

4. Измерение температуры в 3 м от северной стены в тени на высоте 150 см.

5. Измерение температуры в 1 см от северной стены в тени на высоте 150 см.

Измерения проводились 24, 26, 31 января 2016 года в полдень (данные занесены в таблицу). В разные дни показания температур в одном и том же месте были разными. Но общая закономерность все-таки прослеживалась чётко. Измерения показали, что с южной стороны здания температура выше, чем с северной, все три дня, когда проводились измерения. Показания температуры на уровне почвы были ниже, чем на высоте (в ветвях деревьев).

Средние показатели равны 1,6º С (Цена деления - это расстояние между двумя ближайшими делениями на нём (в термометре градус) , а погрешность - это половина цены деления (т. е. полградуса)).

Заключение

Различие температуры воздуха в полдень объясняется тем, что земная поверхность солнцем нагревается по-разному, в зависимости от характера подстилающей поверхности. Кроме того, имеет значение и деятельность человека. Южная часть любого предмета нагревается быстрее и отдает тепло в окружающую среду. Таким образом, проведя исследование, мы убедились, что наша гипотеза оказалась верна.

Материалы данного исследования можно применять на практике. Например: на уроках географии и физики, в садоводстве (теплолюбивые растения сажаем с южной стороны дома), в сельском хозяйстве.

Список использованных источников:

1. http://1001fact.ru/2013/12/interesnye-fakty-o-termometre

2. http://sitekid.ru/planeta_zemlya/temperatura_vozduha.html

3. The SI brochure Описание СИ на сайте Международного бюро мер и весов

4. Базаров И. П., Термодинамика, 2010, с. 29, 58, 127, 171.

5. Базаров И. П., Термодинамика, 2010, с. 57.

6. Вукалович М. П., Новиков И. И., Термодинамика, 1972, с. 11.

7. ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.

8. Гухман А. А., Об основаниях термодинамики, 1986.

9. Каратеодори К., Об основах термодинамики.

10. Леонова В. Ф., Термодинамика, 1968.

11. Температурное поле (рус.). БСЭ, 3-е изд., 1976, т. 25.

12. Трусделл К., Термодинамика для начинающих, 1970, с. 117.

13. Физика. Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — С. 741. — 944 с.

14. Физика. Большой энциклопедический словарь, 1998, с. 751.

10