Diese Frage wurde in dem gerade abgeschlossenen Labor gestellt. Vergleichen Sie Ihre Ergebnisse und Schlussfolgerungen mit den unten dargestellten Fakten.
Die Temperaturerhöhung eines Materials hängt von zwei Eigenschaften ab: (1) der Menge an Energie, die vom Material absorbiert wird (Albedo) und (2) wie viel Energie benötigt wird, um das Material aufzuheizen (spezifische Wärmekapazität).
Normalerweise hängt die Temperatur von Materialien in der Nähe der Erdoberfläche, wie Sand, Erde und Gestein, davon ab, wie gut sie Wärme von der Sonne aufnehmen können. Die Sonne erwärmt Materialien durch Strahlung. Ein Teil der Sonnenenergie wird reflektiert und ein Teil vom Material absorbiert. In der Regel absorbieren dunkle Materialien mehr abgestrahlte Energie als helle Materialien. Wenn etwas sehr reflektierend ist, sagen wir, es hat eine hohe „Albedo“. Ein perfekt schwarzes Material hat eine Albedo von 0 (keine Reflexion). Ein perfekt weißes Material hat eine Albedo von 1,0 (Totalreflexion). Wenn Sie einen schwarzen Stein und einen weißen Stein in das gleiche Sonnenlicht legen, wird der schwarze Stein heißer als der weiße Stein. Deshalb tragen Menschen in heißen, sonnigen Klimazonen normalerweise weiße Kleidung. Die Albedo einiger Materialien:
– Eis & Neuschnee: 0,9 STARK REFLEKTIEREND
– Wolken: 0,5 – 0,9 STARK REFLEKTIEREND
– Sand: 0,35
– Die Erde (durchschnittlich): 0.31
– Grünland: 0.18 – 0.25
– Wald: 0,07 – 0,18 GERINGE REFLEXION
– Wasser: 0,06 – 0,1 GERINGE REFLEXION
Der „Albedo-Effekt“ der polaren Eiskappen der Erde beeinflusst das globale Klima. Schnee und Eis reflektieren die Sonnenwärme. Die globale Erwärmung schmilzt das Polareis, was bedeutet, dass weniger Wärme reflektiert wird, was zu einer erhöhten Erwärmung führt.
Die spezifische Wärmekapazität ist ein Maß dafür, wie viel Energie benötigt wird, um die Temperatur eines Materials um einen bestimmten Betrag zu erhöhen. Werte für einige Materialien in Joule pro Gramm (J / g) pro Grad Kelvin sind:
– Wasser: 4,19 VIEL ENERGIE ZUM ERHITZEN
– Eis: 2,01
– Gestein (Durchschnitt): 2.00
– Nasser Sand (20% Wasser): 1.50
– Nasser Boden: 1.48
– Trockener Sand: 0.84
– Bewachsenes Land: 0.83
– Schnee: 0.78
– Luft: 0.70 BENÖTIGT SEHR WENIG ENERGIE ZUM HEIZEN, füllt die Räume zwischen den Partikeln vieler Materialien.
Die Erwärmung von Wasser dauert etwa viermal länger als die von Land, wodurch unsere Ozeane dazu beitragen, weltweit moderate Temperaturen aufrechtzuerhalten.
Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist, dass Bäume und Vegetation sowie Schneedecke die Luft und den Boden darunter kühlen, indem sie Schatten vor der Sonnenstrahlung spenden und durch die kühlende Wirkung von Wasser, das aus Blättern verdunstet.
Also – um die Frage zu beantworten: Dunkel gefärbter trockener nackter Boden absorbiert mehr Energie als heller trockener Sand. Der Boden enthält jedoch normalerweise mehr Wasser als Sand, in diesem Fall wird mehr Energie zum Heizen benötigt. Dies kann an einem Strand erlebt werden, wo der trockene Sand oft viel heißer ist als der nahe gelegene Boden. Boden mit Vegetation oder feuchtem Boden ist wahrscheinlich noch kühler.
Welches Material erhitzte sich am schnellsten und wurde das heißeste in Ihren Klassendaten? Können Sie diese Ergebnisse erklären?
Hausaufgaben:
Schreiben Sie anhand der Hypothese, des Verfahrens und der Ergebnisse, die Sie im Unterricht gefunden haben, eine Schlussfolgerung für das Labor. Besprechen Sie zunächst Ihre Hypothese und warum dieses Ergebnis in Ihrem Experiment wahrscheinlich zu sein schien. Besprechen Sie dann die Ergebnisse, die Ihre Gruppe gefunden hat, angesichts dessen, was Sie jetzt wissen, sind sie konsistent? Stimmten Ihre Ergebnisse mit der oben dargestellten Passage überein? Wenn nicht, was sind mögliche Gründe für die Diskrepanzen? Geben Sie abschließend an, was Sie gelernt haben, wie das Experiment verbessert werden könnte, wenn Sie es erneut durchführen würden, und weitere wichtige Punkte.