Download
1 / 69
690 likes | 854 Views
Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia). Nazwa szkoły: Zespół szkół nr 2 im. Władysława Orkana w Szczecinie ID grupy: 98/86_MF_G2 Opiekun: Monika Pieniak Kompetencja: Mat-fiz Temat projektowy: Woda Semestr/rok szkolny: 2010/2011. Prezentacja Woda. Spis treści. Lodowe planety
E N D
Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia) • Nazwa szkoły: • Zespół szkół nr 2 im. Władysława Orkana w Szczecinie • ID grupy: 98/86_MF_G2 • Opiekun: Monika Pieniak • Kompetencja: • Mat-fiz • Temat projektowy: • Woda • Semestr/rok szkolny: • 2010/2011
Spis treści • Lodowe planety • Woda jako ciecz niezwykła • Prawo Archimedesa • Prawo Pascala • Prasa hydrauliczna • Znaczenie wody w życiu człowieka • Oceany jako zasobniki ciepła • Zależności między właściwościami wody a jej funkcją w organizmach żywych
Planeta Zgodnie z definicją Międzynarodowej Unii Astronomicznej jest to obiekt astronomiczny okrążający gwiazdę lub pozostałości gwiezdne, w którego wnętrzu nie zachodzą reakcje termojądrowe, wystarczająco duży, aby uzyskać prawie okrągły kształt oraz osiągnąć dominację w przestrzeni wokół swojej orbity. W odróżnieniu od gwiazd świecących światłem własnym, planety świecą światłem odbitym.
Uran Gazowy olbrzym, siódma w kolejności od Słońca planeta Układu Słonecznego. Jest także trzecią pod względem wielkości i czwartą pod względem masy planetą naszego systemu. Choć jest widoczny gołym okiem, podobnie jak pięć innych planet, starożytni obserwatorzy nie uznali go za planetę ze względu na jego niską jasność i powolny ruch po sferze niebieskiej. Sir William Herschel ogłosił odkrycie planety w dniu 13 marca 1781, po raz pierwszy w historii nowożytnej rozszerzając znane granice Układu Słonecznego. Uran to również pierwsza planeta odkryta przy pomocy teleskopu. Uran budową i składem chemicznym przypomina Neptuna, a obie planety mają odmienną budowę i skład niż większe gazowe olbrzymy: Jowisz i Saturn. Astronomowie czasem umieszczają je w oddzielnej kategorii "lodowych olbrzymów". Atmosfera Urana, chociaż – podobnie jak atmosfery Jowisza i Saturna – składa się głównie z wodoru i helu, zawiera więcej zamrożonych substancji lotnych (tzw. lodów), takich jak woda, amoniak i metan, oraz śladowe ilości węglowodorów. Jego atmosfera jest najzimniejszą atmosferą planetarną w Układzie Słonecznym; minimalna temperatura to -224 °C. Uważa się, że jej najniższe chmury tworzy woda, a najwyższa warstwa chmur jest utworzona z kryształków metanu. Z kolei wnętrze Urana składa się głównie z lodów i skał.
Uran uchwycony przez Voyager 2 – pierwszą i jak dotąd jedyną sondę goszczącą w tych rejonach.
Neptun Gazowy olbrzym, ósma, najdalsza od Słońca planeta w Układzie Słonecznym. Wśród planet Układu Słonecznego jest czwartą pod względem średnicy i trzecią pod względem masy. Krąży wokół Słońca w odległości około 30 razy większej, niż dystans Ziemia-Słońce. Odkryty 23 września Neptun jest jedyną planetą, której istnienie wykazano nie na podstawie obserwacji nieba, ale na drodze obliczeń matematycznych. Niespodziewane zmiany w ruchu orbitalnym Urana doprowadziły astronomów do wniosku, że podlega on perturbacjom pochodzącym od nieznanej planety. Neptun został następnie zaobserwowany przez Johanna Galle w miejscu przewidzianym przez UrbainaLeVerriera. Neptun został odwiedzony przez tylko jedną sondę kosmiczną, Voyager 2, która przeleciała w pobliżu planety 25 sierpnia 1989 roku. Neptun przypomina składem Urana, co odróżnia je od większych gazowych olbrzymów, Jowisza i Saturna. Atmosfera Neptuna, choć - podobnie jak na Jowiszu i Saturnie - składa się głównie z wodoru i helu wraz ze śladami węglowodorów i prawdopodobnie azotu, zawiera większą ilość tzw. „lodów”, czyli substancji lotnych w warunkach ziemskich, takich jak woda, amoniak i metan. Astronomowie czasami kategoryzują Urana i Neptuna jako „lodowe olbrzymy” w celu podkreślenia tych różnic. Wnętrze Neptuna, podobnie jak Urana, składa się głównie z lodów i skał. Ślady metanu w zewnętrznych obszarach planety przyczyniają się do nadania jej charakterystycznego niebieskiego koloru.
Zdjęcie wykonane przez sondę kosmiczną Voyager 2 w roku 1989.
Pluton (planeta karłowata) Planeta karłowata, najjaśniejszy obiekt pasa Kuipera. Został odkryty w 1930 roku przez amerykańskiego astronoma Clyde'aTombaugha. Od odkrycia do 24 sierpnia 2006 r. Pluton był uznawany za dziewiątą planetę Układu Słonecznego. Tego dnia astronomowie na Zgromadzeniu Ogólnym Międzynarodowej Unii Astronomicznej w Pradze odebrali Plutonowi status planety, co oznacza, że w Układzie Słonecznym jest teraz tylko 8 planet. Pluton należy do szerszej grupy obiektów transneptunowych. Płaszczyzna, po której się porusza, jest mocno nachylona do płaszczyzny ekliptyki, z silnie ekscentryczną orbitą, która częściowo przebiega wewnątrz orbity Neptuna .
Obraz Plutona wygenerowany komputerowo na podstawie zdjęć Kosmicznego Teleskopu Hubble’a.
Skąd się wzięła woda na Ziemi? Na pewno wielu z nas zastanawia się, skąd wzięła się woda na ziemi. Istnieje pełno różnych hipotez, niektóre zaskakują, a inne z kolei wydają się wręcz nieprawdopodobne. Jak jest naprawdę? Tego jeszcze nie wiemy, podobnie jak nie wiemy skąd wzięło się życie na ziemi, planety i cały wszechświat... Oczywiście są pewne pomysły, jednak to tylko teorie, nie poparte żadnym konkretnym faktem.
Hipoteza I Jedną z ciekawszych hipotez jest ta, która mówi o tym, że woda znalazła się na naszej planecie przywiana przez wiatr z najdalszych głębin kosmosu. Skąd jednak wiatr w kosmosie? Ze Słońca! Mało kto wie, ale słońce, czyli nasza najbliższa gwiazda, wypuszcza strumienie cząstek składających się z protonów i elektronów, to właśnie tzw. słoneczny wiatr. Jego średnia prędkość wynosi 450 km/s. Gdy wiatr gnał przez przestrzeń kosmiczną w kierunku ziemi, porywał cząstki wodoru, który jest najpowszechniej występującym pierwiastkiem we Wszechświecie. Występuje w gwiazdach i obłokach międzygwiazdowych. Kiedy strumień wiatru dotarł do ziemi, wodór wszedł w reakcje z tlenem, ziemskim pierwiastkiem, i tak powstała woda. Naukowcy i astronomowie nie są jednak do końca zgodni, czy to wiatr słoneczny jest odpowiedzialny za występowanie wody. Kolejna hipoteza mówi, że we wczesnym stadium rozwoju ziemi, gdy nasza planeta była bombardowana przez komety i asteroidy, część z nich była w całości albo chociaż w części zbudowana z lodu. Lód stanowi znaczną część dzisiejszych zasobów wodnych Ziemi.
Hipoteza II Japońscy astrologowie odkryli jakiś czas temu gwiazdę, którą nazwali HD 142527. Ich uwagę przyciągnęła jednak nie sama gwiazda, a cząsteczki pyłu, które otaczają ją tworząc tzw. dysk protoplanetarny. Okazało się, że dysk posiada lodową powłokę, a więc gwiazda HD 142527 posiada wystarczającą ilość wody, aby zaopatrzyć w nią również potencjalne planety! Dodatkowo, indyjska misja kosmiczna kilka tygodni temu odkryła duże ilości wody na naszym ziemskim księżycu. Największym zaskoczeniem jest jednak fakt, że woda na powierzchni księżyca może cały czas powstawać!
Ciekawostki Astronomowie z Obserwatorium Genewskiego w Szwajcarii znaleźli dziwaczną planetę oddaloną o 33 lata świetlne od Ziemi. Jest ona wielkości Neptuna i w większości składa się z gorącego... lodu. Bliskość gwiazdy - czerwonego karła GJ 436 - rozgrzewa planetę do temperatury blisko 250 stopni Celsjusza. Jest ona jednak tak masywna, że panujące na niej ciśnienie zestaliło wodę pokrywającą jej powierzchnię.
Polscy naukowcy Odkryta przy współudziale astronomów z Polski planeta OGLE-2005-BLG-390Lb ma własności wyjątkowe pośród ponad 170 znanych planet pozasłonecznych - informuje najnowszy numer "Nature". Planeta ma około 5,5 masy Ziemi, zbudowana jest ze skał i lodu. Odkrycie jest wynikiem współpracy międzynarodowego projektu PLANET oraz polskiego projektu OGLE. W polskim zespole są astronomowie z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, a kieruje nimi prof. dr hab. Andrzej Udalski.
Znaczenie biologiczne • Woda jest powszechnym rozpuszczalnikiem związków ustrojowych i niezbędnym uzupełnieniem pokarmu wszystkich znanych organizmów. Uczestniczy w przebiegu większości reakcji metabolicznych, stanowi środek transportu wewnątrzustrojowego, np. produktów przemiany materii, substancji odżywczych, hormonów, enzymów. Reguluje temperaturę. Stanowi płynne środowisko niezbędne do usuwania końcowych produktów przemiany materii. Woda stanowi średnio 70% masy dorosłego człowieka, w przypadku noworodka ok. 15% więcej, 95% osocza krwi, 90% liści, owoców, 20% kości, 10% szkliwa zębów, tkanki tłuszczowej.
Znaczenie kulturowe • W kulturowej symbolice woda jest jednym z żywiołów: czterech w kulturze europejskiej, pięciu w tradycji chińskiej, pięciu w tradycji japońskiej. Przeciwstawiana jest ogniowi, powietrzu i ziemi (w Europie), ogniowi, metalowi, drewnu i ziemi (w Chinach), ogniowi, powietrzu, ziemi i piorunowi (w Japonii). W tradycji celtyckiej żywioły to Ziemia, Ogień i Sztorm, woda jest częścią tego ostatniego.
Rozszerzalność temperaturowa • Woda, jako jedna z niewielu substancji, nie zwiększa swojej objętości monotonicznie z temperaturą w całym przedziale temperatur od 0 do 100 °C. Poniżej +3,98 °C objętość zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury, co wśród ogółu substancji chemicznych jest anomalią . Woda w temperaturze od 0 do 100 znajduje się w fazie ciekłej. W temperaturze poniżej 0 jest w fazie stałej (lód). W temperaturze powyżej 100 zaczyna parować czyli przybiera postać gazu (para wodna).
Napięcie powierzchniowe wody zjawisko fizyczne występujące na styku powierzchni cieczy z ciałem stałym, gazowym lub inną cieczą, dzięki któremu powierzchnia ta zachowuje się jak sprężysta błona.
Przykłady napięcia powierzchniowego Napięcie powierzchniowe nadaje kształt przepływającej wodzie...
CIEKAWOSTKI • Woda ma 22 marca swoje święto. • Waga, którą gubimy po ćwiczeniach jest wagą wody, a nie tkanki tłuszczowej. • Człowiek odczuwa pragnienie, gdy straci chociaż 1% z całkowitej ilości, jaką posiada w ciele. • Woda, która nie spełnia standardów higienicznych bywa przyczyną rozwoju epidemii,
3.Prawo Archimedesa • Podstawowe prawo hydro- i aeroastatyki określające siłę wyporu. Nazwa prawa wywodzi się od jego odkrywcy Archimedesa z Syrakuz.
Archimedes z Syrakuz • Żył ok. 287-212 p.n.e. w Syrakuzach. Był greckim filozofem przyrody i matematyki. • Był autorem traktatu o kwadraturze odcinka paraboli, twórcą hydrostatyki i statyki, prekursorem rachunku całkowego. Stworzył też podstawy rachunku różniczkowego. W dziele Elementy mechaniki wyłożył podstawy mechaniki teoretycznej. Zajmował się również astronomią – zbudował globus i (podobno) planetarium z hydraulicznym napędem, które Marcellus zabrał jako jedyny łup z Syrakuz, opisał ruch pięciu planet, Słońca i Księżyca wokół nieruchomej Ziemi.
Prawo Archimedesa formułuje się słownie w następujący sposób: Siła wyporu działająca na ciało zanurzone w płynie jest równa ciężarowi płynu wypartego przez to ciało. Mówiąc inaczej, gdybyśmy dokładnie takie samo ciało "wyrzeźbili" z wody (ale nie z lodu, bo lód jest lżejszy niż woda!), to ciężar tej "rzeźby" dałby nam wartość siły wyporu w wodzie. Oczywiście nie musimy dokładnie rzeźbić ciała - wystarczy, że po prostu weźmiemy tylko tę ilość "materiału" na naszą rzeźbę - czyli wodę mającą tyle samo objętości co ciało.
Jakie wnioski wyciągamy z tego prawa: • siła wyporu jest tym większa, im cięższy jest płyn - większa siła wyporu jest w wodzie, niż w powietrzu i większa w rtęci, niż w wodzie, • siła wyporu jest tym większa, im większe jest ciało (a przynajmniej jego zanurzona część).
Wzór na siłę wyporu Fwyporu = ρpłynu∙g∙Vzanurzona ρpłynu - gęstość płynu (cieczy, gazu) w którym zanurzone jest ciałoVzanurzona – objętość tej części ciała, która jest zanurzona w płynieg – przyspieszenie ziemskie
Pływanie ciał po powierzchni cieczy Ciało będzie pływało po powierzchni cieczy, jeśli jego siła wyporu przy maksymalnym zanurzeniu będzie większa niż ciężar tego ciała. Gdy ciało pływa po powierzchni wody siła ciężkości jest równoważona przez siłę wyporu (siły ciężkości i wyporu mają równe wartości, ale przeciwne zwroty). Oczywiście jeśli ciało nie jest całkowicie zanurzone, to siła wyporu ma jeszcze pewien „zapas”, dzięki któremu nawet zwiększenie ciężaru ciała nie spowoduje od razu jego zatonięcia, bo automatycznie może wzrosnąć siła wyporu. Do momentu aż zanurzy się całe.
Pływanie ciał całkowicie zanurzonych Nieco inaczej wygląda sytuacja ciał całkowicie zanurzonych – łodzie podwodne, zatopione obiekty, balony, tonące przedmioty itd. Tutaj mamy dwie główne możliwości 1.siła wyporu jest mniejsza od siły ciężkości – ciało tonie. 2.siła wyporu jest większa od siły ciężkości – ciało wypływa unosząc się do góry. Na pograniczu tych dwóch przypadków jest jeszcze trzeci: 3. siły wyporu i ciężkości są sobie równe – wtedy ciało pozostaje w bezruchu unosząc się w płynie Powyższy opis zachowania ciała odnosi się tylko do sytuacji, w których początkowo ciało znajdowało się w bezruchu. Jeśli wcześniej nadano mu prędkość może ono chwilowo poruszać się niezgodnie z powyższymi zasadami (do momentu, w którym tarcie płynu nie spowoduje jego zatrzymania).
Pływalność a gęstość W przypadku ciał wykonanych z jednolitego materiału można łatwo przewidzieć czy będą one tonęły, czy wypływały na powierzchnię płynu. Zależy to od gęstości ciał i gęstości płynów w których miałyby one pływać: • jeżeli gęstość ciała jest większa niż gęstość płynu (ρciała> ρpłynu), wtedy ciało będzie tonąć. • jeżeli gęstość ciała jest mniejsza niż gęstość płynu (ρciała< ρpłynu), wtedy ciało będzie wypływać na powierzchnię.
Definicja • Jeżeli na płyn (ciecz lub gaz) w zbiorniku zamkniętym wywierane jest ciśnienie zewnętrzne, to (pomijając ciśnienie hydrostatyczne) ciśnienie wewnątrz zbiornika jest wszędzie jednakowe i równe ciśnieniu zewnętrznemu.
Historia • Prawo to zostało sformułowane w połowie XVII w. przez Blaise'a Pascala, jest prawdziwe wówczas, gdy można pominąć siły grawitacjii inne siły masoweoraz ciśnienia wywołane przepływem płynu. Prawo to wynika z tego, że cząsteczki płynu mogą poruszać się w dowolnym kierunku, wywieranie nacisku z jednej strony zmienia ruch cząstek we wszystkich kierunkach.
Wersja uproszczona • Ciśnienie zewnętrzne wywierane na ciecz lub gaz znajdujące się w naczyniu zamkniętym rozchodzi się jednakowo we wszystkich kierunkach. • W literaturze angielskiej za prawo Pascala uważa się prawo rozszerzone o wpływ grawitacji: Ciśnienie w płynie na tym samym poziomie jest jednakowe. Różnicę ciśnień między dwiema wysokościami opisuje wzór: • gdzie ρ (ro) to gęstośćpłynu, g przyspieszenie ziemskie, a h1, h2 to wysokości. Intuicyjna interpretacja tej prawidłowości to: ciśnienie na danej głębokości wywołuje ciężar słupa płynu o jednostkowym przekroju, który jest nad danym punktem.
Przykładowe zastosowania prawa Pascala • pompowanie dętki, materaca, układy hamulcowe, dmuchanie balonów, młot pneumatyczny, działanie urządzeń pneumatycznych (prasa pneumatyczna) • działanie urządzeń hydraulicznych (układ hamulcowy, podnośnik hydrauliczny, prasa hydrauliczna, pompa hydrauliczna)
Życie Blaise'a Pascala • (pol. Błażej Pascal), (ur. 19 czerwca 1623 w Clermont-Ferrand; zm. 19 sierpnia 1662w Paryżu – francuski matematyk, fizyk i filozof religii. Był niezwykle uzdolnionym dzieckiem, wyedukowanym przez ojca. Jego wczesne dzieła powstawały spontanicznie, lecz w istotny sposób przyczyniły się do rozwoju nauki. Miał on znaczący wkład w konstrukcję mechanicznych kalkulatorów i mechanikę płynów; sprecyzował także pojęcia ciśnienia i próżni, uogólniając prace Torricelliego. W swoich opracowaniach bronił metody naukowej. • Pascal był przede wszystkim matematykiem, wniósł znaczący wkład w powstanie i rozwój dwóch nowych działów wiedzy. Już jako szesnastolatek napisał pracę obejmującą zagadnienia geometrii rzutowej, później zaś wraz z Pierre'm de Fermatem rozważał kwestie teorii prawdopodobieństwa, wywierając tym samym niemały wpływ na rozwój nowoczesnej ekonomii i nauk społecznych.
5.Prasa hydrauliczna • urządzenie techniczne zwielokrotniające siłę nacisku dzięki wykorzystaniu zjawiska stałości ciśnieniaw zamkniętym układzie hydraulicznym (prawo Pascala).
Przykłady zastosowania prasy hydraulicznej • do obróbki plastycznej metali • podnośniki różnego rodzaju (również w windach osobowych) • układy hamulcowe pojazdów samochodowych • napęd różnych zespołów obrabiarek skrawających, wtryskarek itp. • do prasowania surowców wtórnych • prasa warsztatowa o napędzie ręcznym • przenośna do badania wytrzymałości skał • do wyprasek zniczowych • do brykietowania • do fornirowania • do prasowania proszków ceramicznych
