Пізнаємо природу. 5 клас. Яковлева

§ 12. Теплові явища. Світлові явища. Світло і зір

ПРИГАДАЙТЕ

  • 3 чим пов’язані теплові явища?
  • Наведіть приклади теплових явищ.

1. Що відбувається з тілами під час охолодження і нагрівання?

У звичайному житті людство постійно стає свідком теплових явищ, що відбуваються в природі. Наприклад, випадання снігу, дощу, утворення роси (мал. 12.1). Вам відомо, що теплові явища пов’язані з нагріванням та охолодженням тіл. Під час нагрівання температура тіла підвищується, під час охолодження — знижується.

Мал. 12.1. Теплові явища

ПОМІРКУЙТЕ

Що відбувається з тілами під час охолодження і нагрівання?

Із попередніх параграфів ви довідалися, що атоми та молекули перебувають у безперервному безладному (хаотичному) русі. Цей безладний рух молекул і атомів називають тепловим рухом.

Якщо тіло отримує тепло (енергію) ззовні, його частинки рухаються швидше, його температура зростає.

Тепловий рух зумовлюється внутрішніми властивостями тіла.

ПОМІРКУЙТЕ

Чому коли взимку людина в окулярах заходить у приміщення, скло в її окулярах «пітніє»?

Зазвичай, тверді тіла, рідини й гази під час нагрівання розширюються, а під час охолодження — стискаються. Розгляньте дослід, який зображено на малюнку 12.2, та дайте відповіді на запитання:

  • У чому причина збільшення об’єму тіл під час нагрівання?
  • Чи змінюється кількість частинок (молекул, атомів) речовини зі зростанням температури?

Мал. 12.2. Розширення тіл під час нагрівання

З підвищенням температури зростає швидкість руху частинок речовини, в результаті чого збільшується середня відстань між частинками і, відповідно, збільшується об’єм тіла. І навпаки, зі зниженням температури тіла рух частинок стає повільнішим, міжмолекулярні проміжки зменшуються, і зменшується об’єм тіла. Тверді тіла та рідини розширюються набагато менше, ніж гази. Теплове розширення тіла залежить від речовини, з якої тіло виготовлене.

Теплове розширення слід обов’язково брати до уваги під час будівництва мостів і ліній електропередач, прокладання труб опалення, укладання залізничних рейок, виготовлення залізобетонних конструкцій. Наприклад, бетон і залізо майже однаково розширюються під час нагрівання. Тому їх так широко використовують у будівництві. Якби бетон і залізо розширювалися по-різному, це призвело б до руйнувань будинків.

2. Теплові процеси у природі та повсякденному житті

Перенесення енергії від більш нагрітих ділянок тіла до менш нагрітих у результаті теплового руху та взаємодії частинок називають теплопровідністю. Найбільша теплопровідність у металів, менша — у рідин, незначна — у газів. Речовини з низькою теплопровідністю використовують там, де необхідно оберігати тіло від охолодження чи перегрівання. Наприклад, будинки споруджують не з металу, а із цегли, бетону, дерева. Теплопровідність веде до вирівнювання температури тіла.

Люди використовують різні речовини, знаючи їх здатність проводити тепло. Наприклад, для утеплення будинків використовують пінопласт, мінеральну вату, ековату, спресовану тирсу (мал. 12.3). Укривають рослини в саду на зиму опалим листям або тирсою, щоб не замерзли.

Мал. 12.3. Матеріали, які використовують для утеплення : А — мінеральна вата, Б — пінопласт, В — ековата, Г — спресована тирса

Де швидко треба передати тепло від одного тіла до іншого — застосовують метали, наприклад, у батареях опалення, праскці, обігрівачі.

3. Світлові явища, джерела та приймачі світла

Вам відомо, що зміни, пов’язані зі сприйняттям і поширенням світла, називають світловими явищами. До світлових явищ належать: випромінювання світла, поширення світла, його відбивання й поглинання, заломлення світла, розклад білого світла на кольори веселки.

Усі тіла здатні випромінювати енергію. Чим вища температура тіла, тим більше енергії воно випромінює. Найбільше енергії Земля отримує від Сонця. Енергію від Сонця ми бачимо у вигляді сонячних променів.

Але, випромінюючи енегрію, не всі тіла є джерелами світла. Джерелами світла називають тіла, які здатні випромінювати світло. Залежно від походження розрізняють природні та штучні джерела світла. Наприклад, природними джерелами світла є Сонце, зорі, деякі види комах (А), риб (Б) і медуз (В) (мал. 12.4).

Мал. 12.4. Природні джерела світла: А — комаха , Б — риба, В - медуза

Ще в давнину люди почали створювати штучні джерела світла (мал. 12.5). Спочатку це були вогнище (А) та каганець, пізніше з’явилися свічки (В), оливні та гасові лампи (Б).

Мал. 12.5. Штучні джерела світла: А — вогнище, Б — гасова лампа, В — свічка

ПОМІРКУЙТЕ

Назвіть сучасні штучні джерела світла.

Приймачі світла — це пристрої, які змінюють свої властивості через дію світла та за допомогою яких можна виявити світло. Наприклад, очі тварин, сонячні батареї, фотоапарати, тепловізори. Приймачем світла є вся жива природа. Зелене листя рослин пристосоване до вбирання сонячного світла, більшість рослин повертають своє листя до світла (мал. 12.6).

Мал. 12.6. Приймачі світла

Наш організм отримує інформацію від наших приймачів світла — очей, реагує на зміни в навколишньому середовищі. Коли ви виходите з темної кімнати на яскраво освітлену ділянку, то звичайно примружуєтесь. Наше око має здатність пристосовуватися до різної освітленості предметів. Око здорової людини однаково гарно бачить як далеко, так і близько.

4. Особливості поширення світла

ПОМІРКУЙТЕ

Чи побачимо ми джерело світла, якщо між оком і маленьким джерелом світла помістити непрозорий предмет?

Якщо між оком і маленьким джерелом світла, наприклад свічкою, помістити непрозорий предмет, то свічку ми не побачимо. Пояснюється це тим, що зазвичай світло в середовищі поширюється прямолінійно. Про прямолінійне поширення світла відомо з давніх часів. Ще 300 років до нашої ери про це писав давньогрецький математик Евклід.

ПОМІРКУЙТЕ

Що будемо спостерігати, якщо між джерелом світла і, наприклад стіною, помістити непрозоре тіло?

На стіні побачимо ділянку, куди світло не потрапить, цю ділянку називають тінь (мал. 12.7).

Мал. 12.7. Схема утворення тіні та напівтіні

Тінь утворюється тому, що світло, рухаючись прямолінійно, не може проникнути через непрозорий предмет. Навколо тіні з’являється ділянка, куди частково потрапляє світло, її називають напівтінь. Прямолінійність світла пояснює явища Сонячного та Місячного затемнень. Більш детально про ці явища ви дізнаєтесь у наступному розділі.

Дивовижне світлове явище можна спостерігати після дощу, коли проглядає сонце — це веселка (мал. 12.8). Світлові промені, проходячи крізь крапельки води, розкладаються на сім кольорових променів.

Мал. 12.8. Світлове явище — веселка

Щоб побачити веселку, треба бути між сонцем і дощем.

ПРИГАДАЙТЕ

Спробуйте згадати або знайдіть у мережі «Інтернет» віршик, який підказує, у якому порядку розташовуються кольори у веселці.

Поява спектра кольорів пояснюється тим, що пучок білого світла являє собою сукупність світлових пучків різних кольорів, які поширюються в середовищі з різною швидкістю.

ПОМІРКУЙТЕ

Чому кожен предмет має свій колір?

Біла поверхня промені всіх кольорів відбиває однаково. Тому альбомний аркуш, освітлений джерелом білого світла, здається нам білим. Зелена трава, освітлена тим самим джерелом, відбиває переважно промені зеленого кольору, а решту поглинає. Червоні пелюстки тюльпанів відбивають в основному промені червоного кольору, жовті пелюстки соняшників — жовтого. А от чорна шерсть кота поглинає промені всіх кольорів.

ЗАПАМ’ЯТАЙТЕ

Атоми та молекули перебувають у безперервному безладному (хаотичному) русі. Чим швидше рухаються частинки, тим вища температура тіла.

Джерелами світла називають тіла, які здатні випромінювати світло.

Приймачі світла — це пристрої, які змінюють свої властивості через дію світла та за допомогою яких можна виявити світло.

Світло поширюється в прозорому середовищі прямолінійно.

ПЕРЕВІРТЕ СВОЇ ЗНАННЯ

  • 1. Поясніть, чому рух молекул та атомів називають тепловим.
  • 2. Як змінюються агрегатні стани речовини? Під впливом яких чинників?
  • 3. Як світло поширюється у прозорому середовищі?
  • 4. За яких умов можна побачити веселку?

ЗАСТОСУЙТЕ СВОЇ ЗНАННЯ

  • 1. Чому сковороду роблять з металу, а ручку до неї — з деревини або пластмаси?
  • 2. Чому посудини із соком, лимонадом, мінеральною водою та іншими рідинами наповнюють не вщерть (до верху)?
  • 3. Чому, якщо повітряну кульку винести з кімнати на мороз, то вона зменшиться в об’ємі?

ДОМАШНЯ ЛАБОРАТОРІЯ

ПРАКТИЧНЕ ЗАВДАННЯ: «Дослідження умов зміни агрегатних станів» виконайте за посиланням https://bit.ly/3Lj8uhz11 або QR-кодом.