Способности живых существ защищаться от холода

Реакции животных на разный тепловой режим жизнеобеспечения разнообразны. И все они направлены на регулирование уровня теплопередачи. Животные с высоким уровнем обменных процессов — птицы и млекопитающие — поддерживают постоянную температуру тела даже при значительных колебаниях температуры внешней среды. Тепло выделяется при биохимических реакциях внутри организма. Снижению теплопотерь способствуют опущение, оперение, шерстный покров, жировые отложения, темный окрас покрова.

Обратите внимание на птиц. Мелкие пташки — воробьи, синицы, снегири — зимой похожи на пушистые комочки с торчащими острыми клювиками. Они распушили свое оперение и окружили себя неподвижным слоем плохо проводящего тепло воздуха. Мудрая природа распорядилась так, что относительная длина перьев у маленьких птиц больше, чем у крупных. Маленькие птицы теряют больше тепла, им нужна лучшая защита от холода.

Теплопроизводительная способность живого существа зависит от объема тела, а потери тепла — от площади их поверхности. У мелких животных и детенышей соотношение потерь тепла к его притоку больше, чем у крупных, т.е. они поставлены в худшие условия. Дети должны замерзать быстрее, чем взрослые, но их спасает большая подвижность.

Человек, находясь вне жилища, защищается от холода аналогично: с помощью хорошей одежды, высококалорийного питания и двигательной активности.

Вопросы и задания

Уровень А

1.Назовите отличительную особенность теплопроводности как вида теплопередачи. Почему воздух является плохим проводником тепла?

Уровень В

2.В сильный мороз птицы чаще замерзают на лету, чем сидя на месте. Чем это можно объяснить? Почему в холодную погоду многие животные спят, свернувшись клубком?

Уровень С

3.Когда человеку холодно, его тело покрывается мурашками, он начинает дрожать. Какую роль играют эти защитные механизмы для увеличения внутренней энергии человека?

Билет №18

Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий описание опыта. Задания на определение (или формулировку) гипотезы опыта, условий его проведения и выводов

Принцип действия пузырьковой камеры

 

В начале пятидесятых годов прошлого столетия Дональд Глейзер придумал прибор, регистрирующий элементарные частицы. Он получил название пузырьковой камеры. Основная часть модели камеры — стеклянная колба с эфиром объемом несколько кубических сантиметров. Жидкость нагревается и находится под давлением около 20 атм. Специальное устройство позволяет быстро сбрасывать давление. Если во время «ожидания» пролетала заряженная частица, то вдоль следа появлялись пузырьки пара. Сфотографировав след, можно было снова повысить давление, пузырьки исчезали — и прибор снова в работе.

Почему пузырьки появлялись именно на пути частицы?

Возьмем две пробирки, одну из них тщательно вымоем, проследим, чтобы на стенках не было царапин или посторонних частиц, и наполним ее дистиллированной водой (приблизительно 10 см³). Во вторую пробирку нальем такое же количество водопроводной воды и еще бросим кусочек мела. Будем подогревать пробирки в одинаковых условиях и при отсутствии прямого соприкосновения с огнем.

В пробирке с водопроводной водой кипение начнется раньше, и процесс этот будет проходить достаточно спокойно и непрерывно, пузырьки пара образуются в основном на кусочке мела. В пробирке с дистиллированной водой процесс кипения начнется позже (при большей температуре) и будет происходить неравномерно. В лаборатории удается очистить сосуд и воду так хорошо, что кипение не наступает вплоть до температуры 140°С. Если в такую воду, названную перегретой, бросить крупинку, произойдет взрыв — так быстро образуются пузырьки с паром. Для того чтобы процесс кипения происходил равномерно, в сосуд помещают так называемые «кипелки» — обломки стеклянных и фарфоровых трубок, кусочки мрамора и т. п.

Описание описанных свойств жидкости связано с силами поверхностного натяжения, которые стремятся раздавить образовавшийся пузырек. Дополнительное давление тем больше, чем меньше радиус пузырька. Так что процесс кипения подавляется в самом зародыше. Именно потому однородную жидкость удается перегревать.

Ответьте на вопросы к тексту:

Уровень А

1.С какой целью проводился эксперимент, описанный в тексте?

2.Почему в пробирке с водопроводной водой пузырьки образуются в основном на кусочке мела? Что является «кипелкой» для процесса кипения воды в обычном чайнике?

Уровень В

3.Объясните, как вы понимаете смысл понятия «перегретая жидкость».

Уровень С

4.Почему важнейшим условием работы камеры Глейзера является однородность жидкости и чистота ампулы?

Билет №19

Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических терминов, определение явления, его признаков или объяснение явления при помощи физических знаний

Как разгоняют облака?

Большое научное и практическое значение имеет проблема активных воздействий на атмосферные процессы с целью изменения погоды. Так, рассеяние в облаках некоторых реагентов изменяет развитие грозовых облаков и предотвращает выпадения града.

Наиболее плотные облака, защищающие нас от солнечного света и содержащие много влаги, находятся, как правило, на высоте 2—3 км и содержат много мельчайших капелек (10—100 мкм) переохлажденной воды при температуре ниже — 10°С. Чтобы уничтожить облако, необходимо вызвать появление крупных капель (более 1 мм) и кристаллов льда в тумане, после чего образовавшиеся крупные капли упадут на землю, и облако исчезнет. Для этого в облаках распыляют микрочастицы, которые служат так называемыми ядрами кристаллизации для образования крупных капель и кристаллов. В качестве таких частиц часто используют йодид серебра, кристаллическая структура которого очень похожа на гексагональную структуру кристаллов льда.

Другой способ осаждения облака — его охлаждение. Для этого над облаком разбрасывают кристаллы «сухого льда» (СО2), которые, охлаждая облако, вызывают усиленную конденсацию с образованием крупных капель и кристаллов льда.

Можно разбрасывать в облаках микроскопические крупинки гигроскопических солей (NaCl или КС1), которые, попав в облако, будут притягивать к себе влагу и разбухать, становясь зародышами больших капель. Однако этот метод, как и использование цементной пыли для осаждения облаков, считают экологически небезопасным.

Ответьте на вопросы к тексту:

Уровень А

1.Почему для осаждения облака необходимо получение крупных капель и кристаллов?

2.Почему в качестве «затравки» для образования крупных капель воды и кристаллов используют йодид серебра?

Уровень В    

3.Каким образом кристаллы «сухого льда» усиливают конденсацию? В чём суть этого явления?

Уровень С

4.Объясните необходимость разумного влияния человека на атмосферные процессы.

БИЛЕТ № 20

3. Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий опи­сание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических тер­минов, определение явления, его признаков или объяснение явле­ния при помощи имеющихся знаний

Броуновское движение

В своей повседневной жизни мы часто сталкиваемся с явлением диффу­зии — проникновением молекул одного вещества среди молекул другого (засолка продуктов, окраска тканей ит.д.). Причем чем выше температура веществ, тем процесс диффузии происходит быстрее. В 1827 г. английский ученый Р. Броун впервые наблюдал этоявление, рассматривая в микроскоп взвешенные в воде споры плауна. Броуновское движение можно наблюдать и в газе. Вот как описывает броуновское движение немецкий физик Р. Поль. «Немногие явления способны так увлечь наблюдателя, как броуновское движение. Здесь наблюдателю позволяется заглянуть за кулисы того, что совершается в природе.

Перед ним открывается новый мир — безостановочная сутолока огром­ного числа частиц Быстро пролетают в поле зрения микроскопа мельчай­шие частицы, почти мгновенно меняя направление движения. Медленнее продвигаются более крупные частицы, но и они постоянно меняют свое направление движения. Большие частицы практически толкутся на месте. Их выступы явно показывают вращение частиц вокруг своей оси, которая постоянно меняет свое направление в пространстве. Нигде нет и следа сис­темы или порядка. Господство слепого случая — вот какое сильное, подав­ляющее впечатление производит эта картина на наблюдателя». Броунов­ским движением является дрожание стрелок чувствительных измеритель­ных приборов, которое происходит из-за теплового движения атомов дета­лей приборов и окружающей среды. Молекулярно-кннетическая теория броуновского движения была создана А. Эйнштейном в 1905 г.

Ответьте на вопросы к тексту:

Уровень А

1. Какова причина броуновского движения?

2. Как влияет температура вещества на броуновское движение?

Уровень В

3. Наблюдается ли броуновское движение в твердых телах?

Уровень С

4. Кто окончательно построил теорию броуновского движения и экспе­риментально ее подтвердил?

БИЛЕТ №21

3. Текст по теме «Квантовая физика и элементы астрофизики», содержащий описание физических явлений или процессов, наблю­даемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понима­ние физических терминов, определение явления, его признаков или объяснение явления при помощи имеющихся знаний

Какие они, звезды ?

Важнейшим источником информации о большинстве небесных объек­тов является их излучение. Наиболее ценные и разнообразные сведения о телах позволяет получить спектральный анализ их излучения. Этим мето­дом можно установить качественный и количественный химический состав светила, его температуру, наличие магнитного поля, скорость движения по лучу зрения и многое другое. Спектральный анализ основан на явлении дисперсии света. Известно, что свет распространяется в визе электромаг­нитных волн. Причем каждому цвету, входящему в спектр света, соответст­вует определенная длина электромагнитной волны. Длина волны света уве­личивается от фиолетовых лучей до красных приблизительно от 0,4 до 0,7 мкм. За фиолетовыми лучами в спектре лежат ультрафиолетовые лучи, не видимые глазом, но действующие на фотопластинку. Еще меньшую длину волны имеют рентгеновские лучи. За красными лучами находится область инфракрасных лучей. Они невидимы, но воспринимаются приемниками ин­фракрасного излучения, например, специальными фотопластинками.

Для получения спектров применяют приборы, называемые спектроско­пом и спектрографом. В спектроскоп спектры рассматривают, а спектро­графом его фотографируют. Для спектрального анализа различных видов излучения в астрофизике используют и более сложные приборы. Достаточ­но протяженные плотные газовые массы звезд дают непрерывные сплош­ные спектры в виде радужных полосок. Каждый газ излучает свет строго определенных длин волн и дает характерный для данного химического элемента линейчатый спектр. Наблюдения показывают, что звезды порой ме­няют свой блеск. Изменения в состоянии газа дают изменения и в спектре данного газа. По уже составленным таблицам с перечнем линий для каждо­го газа и с указанием яркости каждой линии определяют количественный и качественный состав небесных светил.

Ответьте на вопросы к тексту:

Уровень А

1. Как определяется химический состав звезд?

2.Как определяется качественный состав звезд?

Уровень В

3. Можно ли считать качественный анализ по спектрам излучения точ­ным?

Уровень С

4.Чем отличается спектроскоп от спектрографа?

БИЛЕТ № 22

3. Текст по разделу «Механика», содержащий описание физиче­ских явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повсе­дневной жизни. Задание на понимание физических терминов, опре­деление явления, его признаков или объяснение явления при по­мощи имеющихся знаний

Звуки

Задумайтесь о происхождении звуков — вот стукнула дверь, ударили кулаком по столу, проехала машина, стучат каблучки по полу. Звук всегда вызывается каким-либо механическим движением. Доски,стол, стены, большинство других предметов от толчков не приходят в видимое движе­ние, если только они не очень сильны. Но они способны несколько проги­баться, и в результате возникает их легкое движение вперед-назад (вибра­ция). Хорошо иллюстрирует природу колебаний туго натянутая струна или резиновый шнур. Предположим, что мы оттянули середину струны гитары из нормального положения. Струна натягивается, и. когда мы ее отпустим, она вернется назад, но в момент возвращения в свое нормальное положение она будет двигаться. Продолжая движение, постепенно замедляясь, она остановится, но уже по другую сторону от своего первоначального положе­ния. Теперь струна снова натянута и должна двигаться назад. Со временем, после многих таких колебаний струна вернется в состояние покоя.

Подобным способом происходят колебания твердых упругих предме­тов, если какой-то участок тела толкнуть и вывести из нормального состоя­ния. Колебания одной части предмета оказывают влияние на остальные части. Колеблющиеся участки тянут и толкают соседние, а те тоже начина­ют колебаться. В свою очередь, они приводят в движение окружающие их участки и т.д. Таким образом, колебания, созданные в одной точке тела, передаются другим его точкам по всем направлениям, так что через какое-то гремя колеблются все точки внутри сферы с центром в источнике коле­баний. Так распространяется звуковая волна в твердом материале.

Ответьте на вопросы к тексту и выполните задание:

Уровень А

1.Одинакова ли скорость распространения звука в различных твердых материалах?

Уровень В

2.Только ли в твердых материалах распространяется звук?

Уровень С

3. Можно ли на Земле услышать гул двигателя космического корабля, пролетающего в открытом космосе?

 

БИЛЕТ № 23

3. Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий опи­сание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических тер­минов, определение явления или его признаков, объяснение явле­ния при помощи имеющихся знаний

О природе теплоты

Задумывались ли над тем, как тепло проникает через твердые тела? По­чему испарение приводит к охлаждению?

Молекулы веществ находятся в непрерывном движении и все время взаимодействуют друг с другом. В жидкостях и газах они способны пере­двигаться на большие расстояния, причем в газах движение происходит более свободно, чем в жидкостях. В твердом теле молекулы только совер­шают колебания вблизи определенных мест Чем быстрее движутся моле­кулы, тем выше температура тела. При передаче тепла через твердый мате­риал распространяется не вещество, вроде воды или воздуха, а изменяется интенсивность колебаний молекул. Наблюдали ли вы, что происходит, ко­гда пища в кастрюле, поставленной на газовую плиту, разогревается? Дви­жение молекул горящего газа намного быстрее, чем у предметов с нормаль­ной температурой. Эти быстрые молекулы сталкиваются с молекулами ме­талла у дна кастрюли. И те начинают двигаться гораздо быстрее. Затем, в свою очередь, начинают двигаться быстрее молекулы, расположенные в верхних частях металла и так от молекулы к молекуле быстрое колебатель­ное движение распространяется через металл и достигает содержимого ка­стрюли.

А почему охлаждение, когда вода или любая другая жидкость испаряется? Жидкости отличаются от твердых тел тем, что молекулы в них могут вырываться из своего окружения и двигаться более или менее сами по себе. Межмолекулярных сил уже не хватает, чтобы удерживать молекулу в одном определенном положении, как это имеет место в твердых телах. Но силы притяжения в жидкости еше достаточно велики, чтобы удерживать, молекулы все вместе в объеме жидкости, налитой в сосуд. Во время своих перемещений по жидкости молекулы соударяются друг с дру­гом. Может случиться, что молекула, находящаяся недалеко от поверхно­сти, получит при соударении настолько большую скорость, что сможет вылететь из жидкости в воздух. Происходит процесс испарения. В жидко­сти остаются более медленные молекулы, которым соответствует более низкая температура. В результате при испарении жидкость охлаждается.

Ответьте на вопросы к тексту:

Уровень А

1. Что вы чувствуете, когда протираете кожу своей руки спиртом?

Уровень В

2. При одной и той же температуре, когда нам кажется теплее — в сы­рую погоду или в сухую?

Уровень С

3. Когда быстрее растает кусочек льда — закутанный в теплый шарф или положенный на тарелку?

 

БИЛЕТ № 24

3. Текст по разделу «Электродинамика», содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических терми­нов, определение явления, его признаков или объяснение явления при помощи имеющихся знаний

Тлеющий разряд

Кто из нас не любовался огнями ночного города? Красные, зеленые, огни в рекламных трубках. Как они создаются?

Если из трубок, которым можно придать разную форму, откачать воз­дух до давления порядка десятых и сотых долей миллиметров ртутного столба и на впаянные в трубку электроды подать напряжение порядка нескольких сотен вольт, то в трубке возникает свечение. Возникшее та­ким образом свечение получило название тлеющего разряда.

При тлеющем разряде почти вся трубка, за исключением небольшого участка возле катода, заполнена однородным свечением, называемым положительным столбом. Когда мы соединяем электроды трубки с источ­ником высокого напряжения, то свободные положительные ионы, имею­щиеся в газе даже при пониженном давлении, устремляются к катоду. При определенном разрежении, когда длина свободного пробега значи­тельна, скорость положительных ионов достигает такого значения, что с поверхности катода вырываются электроны, устремляющиеся к аноду. При своем движении электроны, сталкиваясь с нейтральными молекулами газа, возбуждают свечение газа и частично его ионизацию.

Если трубка наполнена неоном, возникает красное свечение, аргоном — синевато-зеленое свечение. В лампах дневного света используют раз­ряд в парах ртути

Тлеюший разряд получил применение в квантовых генераторах — газовых лазерах.

Ответьте на следующие вопросы к тексту:

Уровень А

1.Для чего понижается давление в газоразрядных трубках?

Уровень В

2.От чего зависит цвет свечения?

Уровень С

3.Где применяют трубки с тлеющим разрядом?

 

БИЛЕТ № 25

---

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 937; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!