Πώς να πλοηγείστε στη φύση

Πρόκειται να αναλύσετε την τιμή της ηλιακής σταθεράς της Γης και να τη συγκρίνετε με την τιμή των άλλων πλανητών. Θα ολοκληρώσετε τις δραστηριότητες σε δύο στάδια.

Στάδιο 1.

Δεδομένου ότι η ηλιακή σταθερά μειώνεται με την αύξηση της απόστασης από τον Ήλιο, η ηλιακή σταθερά είναι διαφορετική για κάθε πλανήτη του ηλιακού συστήματος. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τις τιμές της ηλιακής σταθεράς για κάθε πλανήτη του ηλιακού συστήματος.

Μελετήστε τις πληροφορίες του πίνακα και απαντήστε στις ερωτήσεις:

1. Με ποιο κριτήριο διατάσσονται οι πλανήτες στον πίνακα;
2. Ποιος πλανήτης δέχεται τη μεγαλύτερη ηλιακή ακτινοβολία;
3. Στην επιφάνεια ποιου πλανήτη πέφτει η λιγότερη ηλιακή ακτινοβολία;
4. Η επιφάνεια ποιου πλανήτη δέχεται περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία από την επιφάνεια της Γης;
5. Η επιφάνεια ποιου πλανήτη δέχεται περίπου διπλάσια ηλιακή ακτινοβολία από την επιφάνεια της Γης;

Στάδιο 2.

Η πραγματική ποσότητα θερμότητας που χρησιμοποιείται από την ηλιακή ακτινοβολία εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις συγκεκριμένες συνθήκες – ώρα της ημέρας, νεφοκάλυψη, τοποθεσία του χώρου κ.λπ. Μόνο ένα μικρό ποσοστό της προσπίπτουσας ακτινοβολίας χρησιμοποιείται πραγματικά. Για παράδειγμα, οι στέγες των κτιρίων από χαλκό είναι επίσης εκτεθειμένες στην ηλιακή ακτινοβολία. Η επίδραση της προσπίπτουσας ακτινοβολίας στην οροφή μπορεί να προσομοιωθεί/μοντελοποιηθεί και να μετρηθεί η θερμοκρασία της λαμαρίνας.

Για παράδειγμα:

Ένα φύλλο χαλκού διαστάσεων 20 cm x 2 m x 2 mm αφαιρείται από την αποθήκη και τοποθετείται στον καθαρό αέρα. Όταν ο ήλιος άρχισε να το φωτίζει, άρχισε να θερμαίνεται. Η μεταβολή της θερμοκρασίας του με την πάροδο του χρόνου φαίνεται στο γράφημα.

Μελετήστε τα δεδομένα από το γράφημα, απαντήστε στις ερωτήσεις και λύστε τα προβλήματα:

1. Πόση ώρα διήρκεσε η μέτρηση;
2. Ποια ήταν η θερμοκρασία του φύλλου χαλκού στην αρχή της μέτρησης;
3. Ποια είναι η θερμοκρασία του φύλλου χαλκού στο τέλος της μέτρησης;
4. Πόσο καιρό από την έναρξη της μέτρησης η θερμοκρασία του φύλλου χαλκού έφθασε σε 30° С?
5. Σε ποιο χρονικό διάστημα το φύλλο θερμάνθηκε ταχύτερα;
6. Υπολογίστε το εμβαδόν και τον όγκο του φύλλου χαλκού.
7. Η πυκνότητα του χαλκού είναι 8 930 kg/m3. Από την πυκνότητα και τον όγκο του φύλλου, υπολογίστε τη μάζα του φύλλου.
8. Υπολογίστε το ποσό της θερμότητας που παράγεται από το φύλλο χαλκού κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διαδικασίας θέρμανσης σύμφωνα με τη σχέση Q = c . m . Δt.