Jak obliczyć amplitudę temperatur?

To nie jest trudna sprawa. Wymaga chwili skupienia i po chwili będziecie liczyć, jak błyskawice! Można obliczać amplitudę temperatur w ciągu doby, miesiąca, czy roku. Zasada jest zawsze taka sama.

Co to jest amplituda temperatur?

Jest to różnica między najwyższą, a najniższą temperaturą w jakimś odcinku czasu.

Dobowa amplituda temperatur
Możliwe, że nauczyciel powierzy Wam sprawdzenie, jaka była w danym dniu temperatura o godz. 7.00 rano, następnie o 12.00 w południe, o 16-stej i o 21.00. Zapewne nie każe Wam wstawać w środku nocy, żeby spoglądać na termometr.
A powinien:)
W porze nocnej będzie zapewne najchłodniej, zwłaszcza nad ranem. A zatem lepiej byłoby nazwać Wasze obliczenia inaczej, np. "Amplituda temperatur w godzinach od 7.00 do 21.00 w dniu 13.marca 2016 roku" albo "Dzienna amplituda temperatur".
Specjaliści badają temperaturę również w nocy.

Przykład 1.
Temperatury zanotowane w ciągu dnia wyniosły:
- o 7.00  12°C
- o 12.00  18°C
- o 16.00  15°C
- o 21.00  10°C


Jaka jest amplituda tych temperatur?

Ustalamy, która temperatura jest najwyższa (18°C), a która najniższa (10°C).
Od najwyższej temperatury w danym dniu odejmujemy najniższą:
18 - 10 = 8

Odp: Amplituda temperatur w danym dniu wynosi 8 stopni Celsjusza.

Jak obliczyć amplitudę, gdy jedna z temperatur jest ujemna?

Przykład 2
Temperatury zanotowane w ciągu dnia wyniosły:
- o 7.00  -5°C
- o 12.00  0°C
- o 16.00  3°C
- o 21.00  -7°C

Ustalamy, która temperatura jest najniższa (-7°C), a która najwyższa (3°C). Właściwie kierujemy sie tu również zasadą z Przykładu 1: od temperatury najwyższej odjąć najniższą, co daje nam zapis taki:

3 - (-7)

W matematyce istnieje zasada, że gdy odejmujemy liczbę ujemną, to tak, jak gdybyśmy ją dodawali:

3 - (-7) = 3 + 7 = 10

A zatem amplituda temperatur w tym dniu wynosi 10°C.

Warto też przyjrzeć się termometrowi. Zauważcie, że od temperatury -7°C do 0°C na termometrze mamy 7 kresek. Zaś od zera do temperatury 3°C mamy 3 kreski. Żeby ustalić amplitudę temperatur musimy dodać do siebie temperaturę poniżej zera do temperatury powyżej zera.
 

 Jak obliczyć amplitudę, gdy obydwie temperatury są ujemne?

Przykład 3
Temperatury zanotowane w ciągu dnia wyniosły:
- o 7.00  -12°C
- o 12.00  -1°C
- o 16.00  -13°C
- o 21.00  -27°C

I tu też przyjmujemy zasadę: od temperatury najwyższej (-1°C) odjąć najniższą (-27°C). 

- 1 - (-27) = -1+27 = 27 - 1= 26

Odp: Amplituda temperatur w tym dniu wyniosła 26 stopni Celsjusza.

Macie tu niestety pecha dokonywania obliczeń na liczbach ujemnych, co na matematyce w klasie 4. się nie trafia, zaś na przyrodzie w klasie 4 - owszem.
Na matmie też o tym będzie mowa, ale dużo później.

Zadania dla Uczniów:
1. W jakim rejonie świata lub o jakiej porze roku zanotujemy wyłącznie ujemne temperatury powietrza?
2. Podaj przykłady rejonów świata, w których dobowe amplitudy temperatur są duże i innych, w których są mniejsze?
3. Jakie są różnice między temperaturami w dzień i w nocy w naszym klimacie?
4. Jak zmieniają się temperatury powietrza wraz ze zmianami wysokości nad poziomem morza? Zastanów się, jakie mogą być przyczyny tych zmian.
5. Co to są przygruntowe przymrozki i w jakich porach roku występują w Polsce? Jaki mają wpływ na uprawy?
6. Wyszukaj informacje o najniższej i najwyższej temperaturze zanotowanej na Ziemi. Znajdź na mapie miejsca, gdzie je zanotowano - w jakich leżą krajach? na jakich kontynentach? Jakie temperatury występują na innych planetach Układu Słonecznego?

Obliczanie amplitudy temperatur

Z obliczaniem amplitudy temperatur Uczeń szkoły podstawowej styka się dwukrotnie. Po raz pierwszy - gdy uczy się odczytywać temperaturę z termometru zaokiennego, i po raz drugi - gdy poznaje różne klimaty Ziemi. Rzecz jest nietrudna. Instrukcja poniżej.

Amplituda temperatur - różnica między najniższą i najwyższą temperaturą (odnotowaną w określonym odcinku czasu, np. w ciągu dnia, doby, miesiąca, roku).


Przykład 1
Uczeń odczytał temperaturę powietrza 4-krotnie w ciągu dnia: o 6 rano wynosiła ona +2° C, o 12 w południe +26° C, o17 po południu +23° C, zaś wieczorem o godz. 21 +15° C. Jaka jest amplituda temperatur w ciągu dnia?

Rozwiązanie
Trzeba znaleźć temperaturę najwyższą (+26° C) i najniższą (+2° C).  Od najwyższej odejmujemy najniższą i otrzymany wynik jest właśnie amplitudą temperatur w ciągu tego dnia od godziny 6 rano do godz. 21 wieczorem.

26 - 2 = 24

Gdy temperatury w ciągu dnia okażą się i dodatnie, i ujemne obliczenia wyglądają podobnie, z jednym tylko haczykiem. 

Przykład 2
Uczeń odczytał temperaturę powietrza 4-krotnie w ciągu dnia: o 6 rano wynosiła ona -10° C, o 12 w południe +3° C, o 17 po południu 0° C, zaś wieczorem o godz. 21 -2° C. Jaka jest amplituda temperatur w ciągu dnia?

Rozwiązanie
Postępujemy tak samo, jak w Przykładzie 1, a zatem szukamy temperatury najwyższej (+3° C) i najniższej (- 10° C).  I tutaj od temperatury najwyższej odejmujemy najniższą:

+3 - (- 10)

Trzeba pamiętać, że gdy odejmujemy liczbę ujemną i znak odejmowania powtarza się obok siebie dwukrotnie, tak jak w zapisie powyższym, trzeba ten zapis zamienić na znak "+", czyli

+3 - (- 10) =  +3 + 10 = 13

I to jest właśnie poszukiwana odpowiedź: Amplituda temperatur w ciągu tego dnia wyniosła 13° C.

Pamietaj! Przy amplitudzie temperatur nie wpisujemy znaku "+" ani "-" !!!

A gdy już jesteście w klasie 6 i macie przed oczami wykres podobny do tego:

też trzeba ustalić która z temperatur tu podanych jest najniższa, a która najwyższa. Dane te odczytujemy z pionowej osi z boku diagramu (po lewej stronie). Tutaj dla ułatwienia wpisano te dane na krzywej temperatur w każdym miesiącu.

Pułapka: odczytanie zamiast temperatur ilości opadów. To był jak dotąd, najczęściej popełniany przez Uczniów błąd jaki udało mi się zaobserwować. Warto spojrzeć co napisano na górze wykresu - po lewej stronie widnieje zapis T (° C), a po prawej "Opad (mm)". Teraz wszystko jest jasne.
Nie dajcie się złapać w pułapkę: Zmiany temperatur obrazuje linia krzywa, nawet nie patrzcie na słupki pokazujące ilość opadów w każdym miesiącu. .

Jeśli średnia temperatura najgorętszego miesiąca wyniosła +32° C, zaś najchłodniej (+26° C) było w  lipcu i sierpniu to znowu stosujemy odejmowanie: od najwyższej temperatury odejmujemy najniższą.

32 - 26 = 6° C

A gdy temperatury w ciągu roku są i dodatnie i ujemne, jak na tym wykresie:

 znowu stosujemy zasadę: od najwyższej temperatury odjąć najniższą, czyli:

+16 - (-37) = 16 + 37 = 53° C

Odp: Amplituda temperatur w ciągu roku wynosi 53° C

Zadania dla Uczniów:
1. Na podstawie wykresu 1 lub 2 zaprojektuj i narysuj tabelkę, w której zamieścisz dane dotyczące średnich temperatur w każdym miesiącu oraz obliczoną średnią temperaturę w ciągu roku.
2. Dowiedz się kiedy i gdzie zanotowano najwyższa i najniższą temperaturę na Ziemi. Oblicz jaka jest amplituda temperatur na Ziemi.
3. Jakie temperatury odnotowuje się na Marsie i Wenus? Czy amplitudy temperatur sa tam porównywalne z ziemskimi?

P.S. Obydwie fotografie pochodzą z podręcznika do geografii do klasy 1 gimnazjum autorstwa E. Dudka i J. Wójcika, Wydawnictwo Edukacyjne Wiking, Wrocław, 1999.

Jak gotuje się woda?

Czy wiecie co to jest konfetti? To małe kolorowe skrawki papieru (np. kółeczka wycięte przez dziurkacz), którymi rozbawieni tancerze posypują się w czasie zabawy sylwestrowej. Ponieważ Karnawał w pełni proponuję doświadczenie z konfetti. Najpierw obejrzyjcie filmik:

Uwaga! To doświadczenie wykonujcie pod okiem osoby dorosłej!

Na małym palniku kuchenki gazowej postawiłam zlewkę z wodą, a do wody wsypałam papierowe konfetti. (Zlewka jest naczyniem laboratoryjnym wykonanym ze specjalnego szkła odpornego na zmiany temperatury. Nie próbujcie robić tego w innym szklanym naczyniu!)

Jak zmienia się woda pod wpływem ogrzewania i gotowania?
- w coraz cieplejszej wodzie na ściankach zlewki można zaobserwować pęcherzyki powietrza, które się z niej wydzielają - najpierw malutkie, później coraz to większe, w końcu są to duże bąble - wtedy już wiemy, że woda wrze.
- gdy woda wrze (gotuje się) jej temperatura osiąga 100 stopni Celsjusza
-  wraz ze wzrostem temperatury zwiększa się intensywność parowania wody, w 100 stopniach Celsjusza woda nie paruje z samej tylko powierzchni, ale z całej swojej objętości

- pod wpływem ogrzewania ciśnienie wody rośnie, objętość się zwiększa, a cząsteczki wody zaczynają poruszać się coraz szybciej
- konfetti pozwala zobaczyć w jaki sposób odbywa się ruch gotującej się wody: ogrzana woda wznosi się od dna do powierzchni, a jej miejsce zajmuje chłodniejsza, która teraz ogrzewa się przy dnie - na skutek tego staje się lżejsza i też unosi się do góry. Obserwujemy zatem wstępujący (ku górze) i zstępujący (ku dołowi) ruch wody. Ruch ten nazywamy konwekcją.

Zadania dla uczniów:
1. Jakie zjawisko można obserwować, gdy nad gotującą się wodą umieścimy szklaną płytkę?
2. Co to jest gejzer? Wyszukaj w Internecie informacje na temat tych obiektów oraz ich zdjęcia.
3. Po co gotujemy wodę, gdy chcemy zrobić herbatę?
4. Dlaczego nie powinno się pić nieprzegotowanej wody z kranu?
5. Dowiedz się w jaki inny sposób, poza gotowaniem, można uzdatnić wodę do picia.

Jak zmieniają się substancje, gdy je ogrzewamy i chłodzimy?

Do wykonania doświadczenia potrzebne są:
- szklana, pusta butelka (najlepiej zimna, np. wyjęta z lodówki, zimą wystawiamy ją za okno)
- balonik
- gorąca i zimna woda
- duży pojemnik, do którego zmieści się butelka i woda

Czynności eksperymentatora:
1. Na szyjkę butelki zakładamy balonik.

2. Butelkę z balonikiem umieszczamy w pojemniku z gorąca wodą, czekamy.
3. Obserwujemy zmiany zachodzące w wyglądzie balonika. Powinny one być mniej więcej takie:

4. Wylewamy z pojemnika gorącą wodę (a najlepiej odlewamy do innego naczynia i później używamy np. do podlania kwiatów), a wlewamy wodę bardzo zimną. Czekamy.

5. Jak myślisz - co się zmieni w wyglądzie balonika?

Wyjaśnienie:
Butelka i balonik zawierają powietrze. Jest ono mieszaniną różnych gazów, a gazy te składają się z malutkich cząsteczek (drobin), które stale poruszają się. Pod wpływem ciepła zaś poruszają się coraz szybciej. Jest to ruch w różnych kierunkach, cząsteczki zderzają się ze sobą i ze ściankami balona oraz butelki. Im cieplej, tym ten "bałagan" staje się większy, a do zderzeń dochodzi częściej.  Możemy sobie wyobrazić, że każda cząsteczka rozpycha się łokciami na prawo i lewo, bo potrzebuje do swojego ruchu coraz więcej miejsca. Mówimy, że ciśnienie powietrza (czyli nacisk powietrza na ścianki butelki i balonika) rośnie. Powietrze zwiększa swoją objętość, czyli rozszerza się. Ścianki butelki są twarde i nacisk cząsteczek powietrza nie zmienia ich, ale giętka guma balonika rozciąga się pod wpływem nacisku poruszających się cząsteczek, co obserwujemy, jako nadymanie się balona, chociaż ilość cząsteczek
powietrza w jego wnętrzu jest taka sama, jak wcześniej, gdy był zimny.

Teraz już na pewno Uczeń będzie wiedział, co się stanie, gdy butelkę z napęczniałym balonem włożymy do zimnej wody. :)

Takiemu samemu mechanizmowi rozszerzania się pod wpływem rosnącej temperatury podlegają również ciecze i ciała stałe.
1. Opowiedz, jak zmienia się zawartość rurki termometru zaokiennego w czasie mrozów i odwilży?
2. Jak zmienia się długość linii wysokiego napięcia latem i zimą (spróbuj to narysować)? Dlaczego przy ich instalowaniu monterzy muszą zadbać o to, aby przewody nie były mocno napięte?
3. Dlaczego w czasie budowy linii kolejowej między kolejnymi szynami zostawia się małe szczeliny? Co by się stało, gdyby konstruktorzy zapomnieli o tym?

4. Spójrz na zdjęcie poniżej:

Nie mogłam odkręcić buteleczki z lekarstwem. Do jakiej wody ją włożyłam? Dlaczego?