Які досліди можна проводити з цифровим датчиком температури — географія в НУШ

Завдання сучасної географії — не лише пояснити дитині, які є методи дослідження природи та чим відрізняється політична карта від інших географічних карт.

Яке обладнання потрібне для сучасного кабінету географії

Звісно ж, для практичних дослідів вчителеві знадобиться навчити учнів використовувати різні види обладнання для кабінету географії: моделі та колекції, лабораторні прилади, пристрої для здійснення необхідних замірів. 

Деякі цікаві проєкти для практичного розуміння природних процесів, явищ і методів пізнання природи можна провести за допомогою підручних засобів. Наприклад, дослід "Будова вулкану", для якого потрібні лише пластилін, сода й оцет, демонструє дітям видовищне явище виверження вулкану та дозволяє без особливих зусиль урізноманітнити уроки. Особливо цікавими будуть подібні досліди для учнів початкових класів НУШ. 

А от в середній і старшій школі за можливості для дослідження краще використовувати сучасне цифрове обладнання: воно не лише привчає учнів вільно користуватися сучасними технологіями в повсякденному житті, а й проводити досліди на високому рівні. Більше того, сучасні прилади дозволяють не обмежувати дитячу дослідницьку діяльність шкільними кабінетами, а дають можливість практичного дослідження навколишнього світу: шкільного подвір'я, парку, загазованого проспекту тощо.

Ми хочемо запропонувати вам нескладні, проте ефективні досліди за допомогою одного з найпопулярніших цифрових датчиків з асортименту B-Pro — датчика температури поверхні Go Direct відомого американського бренду Vernier.

Практична географія з датчиком температури Vernier

Розробники Vernier — компанії зі світовим ім'ям, яка здобула заслужену славу в науковому світі, — пропонують різні варіанти практичного використання бездротового датчика температури. Серед них:

1. Що викликає бризи з суші та з моря?
2. Вивчення парникового ефекту
3. Вплив температури повітря на вологість
4. Вимірювання холоду вітру
5. Що таке точка роси?

Пропонуємо розглянути їх детальніше:

Бриз — поширене природне явище, що виникає біля великих водойм та берегових ліній через нерівномірне нагрівання різних поверхонь (суша та вода) протягом дня. Наземні бризи дмуть у напрямку з суші до води, а морські бризи, навпаки, дмуть з води на сушу. Подібне явище існує також між горами та долинами.

З датчиком температури Vernier ви зможете дослідити, як і чому виникає таке явище. Знадобиться пісок, вода і джерело світла, що імітуватиме Сонце. Цифровий бездротовий датчик дозволить стежити за температурою піску та води та порівнювати їхню поведінку при нагріванні. 

Парниковий ефект — це природне явище, яке виникає через сонячне випромінювання, що проникає в атмосферу і взаємодіє з певними атмосферними газами.

Коли сонячне випромінювання досягає верхніх шарів атмосфери, короткохвильове випромінювання проходить через поверхню, тоді як довгохвильове випромінювання відбивається назад у космос.

Вночі повітря над поверхнею охолоджується, і енергія передається із землі у повітря. Гази в атмосфері утримують тепло від випромінювання назад у космос, тож у результаті повітря стає теплішим. 

Щоб дослідити цей ефект, можна використати датчики для вимірювання температури у змодельованій теплиці.

Один із способів виміряти відносну вологість — за допомогою спеціального приладу, що називається психрометром.

Психрометр можна зробити за допомогою двох термометрів або датчиків температури. Один із них повинен залишатися сухим, а інший — вологим.

Який принцип роботи психрометра?

Термометр з мокрим датчиком охолоджується з випаровуванням води. Чим сухіше повітря, тим швидше випаровуватиметься вода, викликаючи більше падіння температури через випарне охолодження. Визначення різниці температур між сухим та вологим термометрами і дозволяє розрахувати відносну вологість.

Температура охолодження вітром — це та температура, яка відчувається на вулиці: вона відрізняється від температури, виміряної термометром. Це є наслідком як фактичної температури, так і швидкості вітру, а також швидкості втрати тепла оголеною шкірою через ці фактори.

Важливо: охолодження вітром визначається лише за температури навколишнього середовища нижче 10℃ та швидкості вітру вище 4,8 км/год.

На неживі предмети, такі як вода або метал, охолодження вітром не діє; тільки живі істоти помічають холод вітру.

Хоча холодний вітер — це звичайний показник, про який повідомляють у прогнозах погоди взимку, це дещо проблематично.

Однією з основних проблем, пов'язаних з вимірюванням холоду вітром, є те, що нам не вистачає глобального стандарту для визначення цього значення.

Інша проблема полягає в тому, що при розрахунках охолодження вітром не враховуються інші фактори, такі як відносна вологість та сонячна радіація. Незважаючи на ці проблеми, охолодження вітром, як і раніше, широко використовується і включається в прогнози погоди, тому що історично мета індексу охолодження вітром полягала в тому, щоб забезпечити індикатор можливості обмороження.

При проведенні експерименту ви можете виміряти різницю між температурою повітря та температурою тіла. Крім того, вимірюватиметься та аналізуватиметься вплив вітру на температуру повітря та шкірного покриву. Хоча температура, яку ви тестуватимете, не буде нижче 10 ℃, вплив вітру на температуру все ж таки можна проаналізувати.

Точка роси — це значення, яке також часто включається у прогноз погоди, але чи знають учні, що це таке на практиці?

Точка роси визначається як температура, за якої повітря повністю насичується водяною парою. Іншими словами, температура, за якої відносна вологість становить 100%. Коли температура повітря опускається нижче температури точки роси, відбувається конденсація, що призводить до утворення роси, туману чи хмар. Тепліше повітря може утримувати більше водяної пари, ніж холодніше повітря, тому тепліше повітря має вищу температуру точки роси, ніж холодніше.

Температура точки роси ніколи не буде вищою за температуру повітря; температура точки роси завжди дорівнюватиме або буде менше температури повітря.

Чому важливо вимірювати точку роси?

• Метеорологи використовують точку роси, щоб передбачити можливість штормів, а також нічні температури.
• Фермери та садівники використовують точку роси, щоб оцінити, скільки води їм потрібно додатково дати рослинам. Восени та навесні це може допомогти їм дізнатися, чи не зможе мороз за ніч пошкодити рослини.

У повсякденному житті практично кожен може використовувати точку роси, щоб зрозуміти, як відчувається погода на вулиці: висока точка роси вказує на більшу вологість, а низька точка роси є ознакою того, що буде сухіше.

Ми спостерігаємо це явище у повсякденному житті, коли вода конденсується зовні холодного напою. Ця рідина утворюється в результаті конденсації водяної пари біля поверхні скла. У цьому експерименті можна визначити температуру точки роси двома різними способами і дізнатися більше про те, що означає точка роси.

Зацікавилися? Обирайте всі необхідні датчики в нашому інтернет-магазині (для деяких дослідів знадобиться ще й додаткове обладнання) та звертайтеся до методистів B-Pro за детальною покроковою інструкцією з проведення досліду. Переконайтеся, що впровадження стем освіти в школі — це зовсім не складно, якщо заручитися підтримкою професіоналів!