Греет ли снег?

Часто говорят: «снег греет землю». Верно ли это? Ведь снег – тот же лед, только в размельченном виде. Как же может лед греть?

Послушаем сначала, что говорит опыт. Зароем в землю на небольшую глубину два термометра: один – под почву, покрытую снегом, другой – под почву обнаженную. Мы убедимся, что тот градусник, который под снегом, покажет более высокую температуру. Разница в морозные дни бывает очень заметна. Например, при опытах, которые делались в парке Лесной академии (Санкт-Петербург), градусник, зарытый на 40 см в землю под снегом такой же толщины, показывал на 12° выше, чем градусник под землей без снега. А когда градусники помещались у самой поверхности земли, разница доходила в сильные морозы до 32°. Подобные

же опыты делались и под Москвой; здесь в 21-градус-ный мороз градусник под снегом показывал всего на пол градуса ниже нуля.

Значит, – как ни странно, – снег действительно греет землю. Нужно ли говорить, как важно это для земледелия? Ведь иначе семена озимого хлеба, не защищенные от морозов снежным покровом, погибли бы. Земледелец страшится бесснежной зимы и не сеет озимей в тех местах, где снега выпадает слишком мало. В Чите, например, где из-за недостатка снега нередко всю зиму ездят на колесах, сеют только ячмень, яровую рожь и пшеницу. В Восточной Сибири из-за малоснежья не разводят фруктовых деревьев, так как корни их вымерзли бы. А в других частях Сибири, где морозы не слабее, зато снега больше, сеют озими и разводят фруктовые сады.

От чего же зависит греющее действие снега? Не надо думать, что снег придает почве теплоту, как пламя примуса придает тепло воде или печка – воздуху. Снег не может сообщить другим вещам того тепла, которого в нем самом нет. Он греет почву лишь в том смысле, в каком шуба или одеяло греют наше тело. Если вы закутаете в шубу куклу, она нисколько не согреется. Лучший способ предохранить лед от таяния – завернуть его в шубу. Вы понимаете, в чем тут дело: шуба греет нас потому, что в нашем теле имеется теплота, которой шуба мешает уходить наружу. Снег тоже мешает теплоте, которая запасена почвой, уходить из нее. Когда поздней осенью почва поступает под снег, она еще заключает в себе немало теплоты из той, которая внесена была в нее лучами летнего солнца. Снег не дает этой теплоте так быстро уходить, как из почвы обнаженной; оттого и наблюдается заметная разница температур, которая дает нам право говорить, что снег «греет» землю.

Что однако общего между снегом и шубой? Почему два столь разнородных материала обладают одинаковым свойством – слабо пропускать сквозь себя теплоту? Чтобы хорошенько в этом разобраться, надо знать, чему обязаны своим греющим действием наша одежда и стены наших домов. Многим покажется невероятным, что греющее действие одежды и стен жилища зависит не от их плотного материала, а от содержащегося в них… воздуха! Между тем это неоспоримо установленный факт.

Измерениями доказано, что твердое вещество шерсти проводит теплоту в 9 раз лучше, чем воздух, шелка – в 17 раз, льна и хлопка – в 27 раз. Это значит, что, если бы наша одежда была сильно спрессована и воздух из ее пор выгнан, она быстро передавала бы теплоту вашего тела наружу и вам было бы в ней холодно. В действительности же все ткани и материалы, из которых мы шьем одежду, заключают в своих порах очень много воздуха, – по объему гораздо больше, чем плотного вещества. Бумажная ткань состоит из воздуха наполовину, а шерсть и мех – на 90 %. Человек в шерстяной одежде или в мехах в сущности одет в воздух!

То же можно сказать и о стенах домов. Дерево содержит в своих порах воздух в количестве, составляющем 60–70 % объема древесины. В кирпиче меньше воздуха – всего 20 %; оттого стены кирпичных домов приходится делать значительно толще деревянных; ведь греющее их действие зависит только от воздуха, а не от древесины или глины. Что воздух чрезвычайно медленно проводит теплоту и потому отлично ограждает вещи от охлаждения, известно, вероятно, всем. Двойные рамы «греют» потому, что между ними замкнут слой воздуха.

Снег сходен с шерстью, мехом, деревом тем, что заключает в своих порах очень много воздуха. Из 10 л снега получается после таяния всего 1, много – 2 л воды; остальные 8 или 9 л объема снега составляет воздух в его порах. Значит, в снеге 80–90 % воздуха. Чем больше воздуха в снеге, т. е. чем он рыхлее, тем хуже проводит он теплоту и тем, следовательно, лучше предохраняет от охлаждения. Зависимость здесь такая: вдвое менее плотный снег проводит теплоту вчетверо хуже; втрое менее плотный – в 9 раз хуже и т. д.

Свежевыпавший снег, состоящий на 9 / 10 из воздуха, в 6 раз лучше предохраняет от охлаждения, чем такой же толщины слой кирпичной кладки; в 2 раза лучше, чем сосновая стена, и даже немного лучше, чем войлок. Вата отепляет всего вдвое лучше такого снега. Снег слежавшийся, вдвое более плотный, чем предыдущий, отепляет в 4 раза хуже свежевыпавшего, но все еще в 1 1 / 2 раза лучше кирпичной кладки.

– Однако, – скажет иной читатель, – если все дело в воздухе, то ведь он всегда прилегает к почве, всегда окружает наше тело, даже и тогда, когда нет снега, нет одежды. Почему же свободный воздух не греет, а такой же воздух, замкнутый в порах снега и одежды, греет?

Во-первых, и свободный воздух до некоторой степени греет, т. е. предохраняет от охлаждения. Почему нам тепло в натопленной комнате? Оттого, думаете, что теплота нагретого воздуха переходит в наше тело? Нет, такого перехода быть не может (разве лишь в бане), потому что наше тело теплее воздуха в комнате, а теплота переходит только от более нагретого тела к менее нагретому. В действительности теплый воздух в натопленной комнате, как плохой проводник, лишь замедляет отток теплоты из нашего тела; это и ощущается нами как согревание.

Но свободный воздух «греет» слабо, и вот почему: нагретые телом слои воздуха, более легкие, оттесняются вверх более тяжелыми, ненагретыми, и, непрерывно сменяясь, уносят теплоту нашего тела. Чтобы сделать воздух дурным проводником тепла, надо ослабить его подвижность, лишить его возможности перемешиваться. В таком состоянии и находится воздух в порах одежды и снега.

Итак, вот в чем состоит греющее действие снега на покрытую им землю: он не повышает температуры почвы, а только замедляет остывание земли, нагретой лучами летнего солнца.

Гипотеза: Шуба согревает нас в холод.

Задачи: 1.Выяснить, почему мы не мёрзнем в шубе?

2. Познакомиться с понятием теплопроводность.

3. Выяснить, как проводят тепло разные тела.

Актуальность : изучение современных достижений науки и техники в области теплообмена на экспериментальном уровне вызывает живой интерес в исследовании данной темы.

Практическая значимость: исследование в данной области позволяет разобраться в современных достижениях учёта теплопроводности в одежде и рационально применять их в повседневной жизни.

Глава I.Основная часть.

Исследования.

Для того чтобы разобраться с поставленным вопросом, мной была проделана следующая исследовательская работа. Опыт 1 .Я взяла два термометра. Заметила, сколько показывают термометры (+25 градусов), и закутала один из них в шубу. Через несколько часов вынула. И убедилась, что он не нагрелся даже и на четверть градуса: сколько показывал раньше, столько показывает и теперь.

Вывод : шуба не греет.

Но мне этого показалось недостаточно, и я провела ещё один опыт. Опыт 2. Я купила два пломбира в бумажной обертке. Один из них развернула и положила на блюдечко. А второе прямо в обертке хорошенько укутала шубой. Минут через 30 развернула укутанное мороженое и выложила его без обертки на блюдце. Сравнила обе порции. Оказывается, мороженое под шубой, в отличие от того, что на блюдечке, почти не растаяло. Так что же? Может, шуба - вовсе не шуба, а холодильник? Почему же тогда мы надеваем ее зимой, если она не греет? Объясняется все просто .

Вывод : шуба перестала пропускать к мороженому комнатное тепло. И от этого пломбиру в шубе стало холодно, вот мороженое и не растаяло.

Опыт3 . Я подняла руку над горячей плитой и почувствовала жжение. Что необходимо сделать, чтобы руку не жгло? Закрыть ее чем-нибудь от тепла. Можно надеть на руку рукавичку. Когда я надела рукавицу, то тепло от плиты перестало поступать к руке.

Вывод: Значит, рукавичка не греет. А задерживает тепло, не пропуская его к руке.

Вот мои выводы , сделанные по итогам опытов:

1.Моя гипотеза оказалась ошибочной. 2. Шуба не греет, а лишь сохраняет температуру тела, помещенного в нее. 3.Шуба не пропускает ни тепло, ни холод.

Глава II.Теплопроводность.

Тогда что же нас греет, когда мы одеты в шубу? Чтобы ответить на этот вопрос мне пришлось обратиться к физике. Оказывается, что даже в состоянии покоя мы с вами выделяем примерно столько же тепла, сколько 2 обычные лампы накаливания, а если мы бегаем, прыгаем или резвимся, то тепла выделяется еще больше, примерно как от 4-х таких же лампочек. Получается, мы греем себя сами, а шуба и другая одежда не дает нашему теплу уходить в окружающий нас мир. Шуба и другая теплая одежда удерживают тепло возле тела – это одно из основных свойств одежды. Другими словами, чем хуже одежда проводит тепло, тем лучше она его удерживает около нашего тела или снаружи в случае с прихваткой. Изучая литературу по физике, я выяснила, что по-научному это свойство называется теплопроводность . Оно показывает как хорошо или плохо ткань или другие предметы проводят тепло. Различные тела обладают различной теплопроводностью. Наибольшей теплопроводностью обладают металлы. Плохой - шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство). Объясняется это тем, что теплопроводность - это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаимодействии молекул или других частиц. В пространстве, где нет частиц, теплопроводность осуществляться не может.

Глава III. Какие бывают шубы.

Познакомившись, в разных источниках, с материалами по это теме, я заинтересовалась: какие же бывают шубы? Нам очень хорошо известны шубы из меха разных животных! (норковые, песцовые, лисьи, ондатровые, собольи и другие) Воздух, лёд, снег, жир являются плохими проводниками тепла, а значит хорошей шубой. Это спасает жизнь многим животным, обитающим в лесах и водных средах. Например, тетерев зимой спит, зарывшись головой в снег. В таком же смысле, как шуба, снег греет землю: обладая, как все пористые тела, малой теплопроводностью, он мешает энергии уходить из почвы. В почве, защищенной слоем снега, термометр показывает нередко градусов на десять больше, чем в почве, не покрытой снегом. А благодаря тому, что водоёмы покрываются льдом, который препятствует дальнейшему их промерзанию, выживают многие представители водной фауны. Мех помогает животным и птицам сохранять температуру их тела и зимой и летом. Вот почему теплокровное животное, тело которого само является источником тепла, будет чувствовать себя в шубе теплее, чем без нее. Невероятно, но факт! В странах Средней Азии, где температура воздуха превышает температуру тела люди, носят стеганные ватные халаты и чалму. Зачем? Потому, что стеганные ватные халаты своим строением похожи на шубу. А так как шуба не только не выпускает тепло, но и не пропускает его, то чтобы защитить свой организм от перегревания они носят халаты и чалму. Но бывают шубы и из других материалов: стекла, металла, дерева. Например, термос. У него двойные стенки, а между ними - пустота. Через пустоту же тепло плохо проходит. Поэтому когда мы в термос наливаем горячий чай, он долго остается горячим. А если налить в него холодную воду, что с ней произойдет? (ответ) И не могу не отметить ещё одну «шубу». Это конечно наши дома, которые построены из кирпича, дерева, пеноблоков и других материалов. Благодаря этим, плохо проводящим тепло, материалам, в наших домах тепло, а значит и уютно!

Началось все с книги, Сикорука Л.Л. «Физика для малышей», в которой был рассказ про сестру и брата, небольшой отрывок из которого я позволю себе пересказать:

«Купила как-то мама мне с сестрой мороженое и сказала:

Придем домой, растает мороженое, тогда его и съедим.

Пришли домой, положила сестрёнка мороженое на блюдечко и стала ждать, когда оно растает. Я тоже положил свое мороженое на блюдечко и тоже стал ждать.

У меня уже начинает таять! - говорит сестрёнка.

Сейчас и у меня растает, - сказал я и побежал в коридор.

Оттуда я вернулся с шубой и стал в нее заворачивать мороженое вместе с блюдечком.

У сестры мороженое уже начало таять. Сидит она и слизывает растаявшее мороженое с блюдечка. Развернул и я свое мороженое, а оно, как ни в чем не бывало. Еще подождал. Сестра уже ест, потому что у нее почти все мороженое растаяло, а у меня в шубе оно и не думает таять.»

Этот рассказ заставил меня задуматься, почему так происходит, ведь и я был уверен, что шуба греет, ведь нам в ней тепло на улице, а может мальчику из рассказа нужно было еще и в свитер шерстяной закутать мороженое?

Для того чтобы разобраться с этим и была проделана следующая исследовательская работа.

Для начала я решил разобраться, «а греет ли шуба»? А также, из каких материалов одежда греет лучше. И еще вспомнив мамины наказы о том, что в сырой одежде гулять нельзя, я решил выяснить: «а почему?».

Итак, цели моей работы :

1. Выяснить «а греет ли шуба?»
2. Выяснить в одежде из каких материалов нам теплее.
3. Выяснить, чем плоха мокрая одежда.

Узнав, что такое теплопроводность, и решив провести серию опытов с образцами из разных материалов, я предположил, что следующая гипотеза может быть верна:

Гипотеза исследования : я предположил, что одежда из шерстяных тканей и пуха наиболее теплая.

Итак, обычно мы одеваем шубу или другую теплую одежду, когда наступает зима и становится холодно, значит, шуба все-таки греет? Однако, например, вулканолог при исследовании лавы или пожарные при тушении пожаров одевают на себя одежду на вид еще более теплую, или, например, наши мамы и бабушки, одевают специальные толстые рукавицы-прихватки, когда достают горячий противень из духовки, чтобы не обжечься… получается одежда не только греет, но и охлаждает?!

Оказывается, шуба и другая теплая одежда удерживают тепло возле тела - это одно из основных свойств одежды. Другими словами, чем хуже одежда проводит тепло, тем лучше она его удерживает около нашего тела или снаружи в случае с прихватками и пожарными. По-научному это свойство называется теплопроводность , оно показывает как хорошо или плохо ткань или другие предметы проводят тепло.

Таким образом, получается, что шуба и другая одежда не греет и не охлаждает нас, а лишь мешает теплу проходить сквозь одежду. Так вот почему мороженное у мальчика из рассказа так долго таяло! Просто шуба не пропускала тепло к мороженому!

Тогда что же нас греет, когда мы одеты в шубу?

Оказывается, что даже в состоянии покоя мы с вами выделяем примерно столько же тепла, сколько 2 обычные лампы накаливания, а если мы бегаем, прыгаем или резвимся, то тепла выделяется еще больше, примерно как от 4-х таких же лампочек.

Получается, мы греем себя сами, а шуба и другая одежда не дает нашему теплу уходить в окружающий нас мир. И кстати я понял, что нам становится жарко в одежде, когда мы бегаем именно потому, что во время этого мы выделяем гораздо больше тепла, чем когда ходим пешком.

Разобравшись с «шубой», я решил изучить, какие ткани лучше проводят тепло, а какие хуже.

Для этого я собрал 5 образцов тканей:

1. Дедушкин пуховик.
2. Бабушкина меховая шуба.
3. Папин шерстяной носок.
4. Мамины теплые колготки из синтетики.
5. Одеяло моей младшей сестренки из байка.

Итак, у меня получилось 5 разных образцов.

С помощью ножниц и весов я сделал все образцы одинакового веса: 11 грамм 200 миллиграмм. Затем в морозилке при температуре - 18 градусов я заморозил 5 стаканчиков с одинаковым количеством воды. Получившиеся стаканчики со льдом я обернул в свои образцы тканей и оставил их на столе при комнатной температуре 25 градусов, а через 3 часа 30 минут я замерил объем талой воды в каждом стакане с помощью одноразового шприца.

Вспомнив, что поиграв на улице в снегу, я зачастую приходил домой в сырой одежде и мама меня отчитывала я провел еще один эксперимент. Я делал все также, как и в предыдущем случае, только образцы тканей намочил в воде.

Все полученные данные я занес в таблицу.

		Объем воды, мл	Объем воды, мл
	Дедушкин пуховик
	Бабушкина шуба из меха
	Папин шерстяной носок
	Мамины теплые колготки из синтетики
	Одеяло младшей сестренки из байка

В первом столбике приведены результаты моего первого опыта, для сухих образцов.

В стаканчике, обернутом образцом, вырезанном из дедушкиного пуховика, оказалось воды меньше всего, а именно 40 миллилитров, а в стаканчике, обернутом в образец, вырезанный из маминых колготок, оказалось воды больше всего - 63 миллилитра. Значит, самым теплым образцом оказался дедушкин пуховик, т.к. он хуже всего проводит тепло и поэтому в стаканчике льда растаяло меньше чем в других.

Во втором столбце приведены результаты для мокрых образцов. По сравнению с первым экспериментом воды в стаканчиках во втором случае оказалось больше, это означает, что мокрая одежда хуже удерживает тепло, и потому лед растаял сильнее.

Третий столбец мне помог составить папа, цифры в нем показывают, на сколько хуже стали мои сырые образцы удерживать тепло, чем больше цифра, тем сильнее ухудшились свойства ткани удерживать тепло. Анализируя полученные данные можно сделать вывод, что меньше всего изменились свойства образца из шерстяного носка, значит, одежда из шерсти меньше меняет свои свойства при намокании, чем одежда из тканей других образцов.

Теперь мне стало понятно, почему переживала мама, когда я приходил с прогулки в сырой одежде - ведь сырая одежда удерживает тепло значительно хуже, и можно переохладиться и заболеть.

В результате проделанной работы я:

• Узнал, что такое Теплопроводность.
• Узнал, что Мы греем себя сами, а шуба и другая одежда задерживает наше тепло около тела.
• Выяснил, что одежда из пуха самая теплая.
• Выяснил, что одежда из шерсти меньше других теряет свое свойство удерживать тепло, если промокла.

Кроме того, в процессе выполнения работы я научился пользоваться лабораторными весами.

Библиографический список

• Сикорука Л.Л. Физика для малышей, « Кругозор», 1996. - 128 с.
• Мои первые научные опыты, «Контент», 2003. - 128 с.
• Перельман Я.И. Занимательная физика. Книга 2. М., «Наука», 1965.
• http://subscribe.ru/archive/home.child.poznaemmir/201001/30134129.html
• http://www.babyblog.ru/community/post/igrovaya/513833

Труфанов Владислав, ученик 2 «Б» класса МОУ «Гимназия № 17», город Пермь. Это жизнерадостный и любознательный человек. В свободное от учебы время занимается большим теннисом, рисует, конструирует. Научный руководитель: Сесюнина Лариса Геннадьевна, учитель начальных классов высшей квалификационной категории МОУ «Гимназия № 17», город Пермь. Стаж 20 лет.

Как-то принято считать, что нет лучшего способа согреться зимой, чем одеть шубку из натурального меха. Причем, изучая характеристики того или иного меха, повсеместно можно встретить характеристики в плане того, какой мех греет лучше, а какой хуже.

Между тем, человек, даже немного знакомый с начальными знаниями по физике, подтвердит: само построение словосочетания "шуба греет" - в корне неправильно! Верхняя одежда, из какого бы меха она не была сделана, греть не может просто потому, что в ней нет источника тепла! Нужны доказательства? Их довольно просто получить, проведя два небольших эксперимента:

1. Взяв обычный комнатный термометр, отметьте, какие показатели температуры на нем в данный момент и заверните его в шубу. Через полтора-два часа достаньте. Убедитесь - показатели остались неизменными.

2. Заверните в шубу, например, порционные кубики льда из морозильной камеры. А вторую партию кубиков оставьте просто при комнатной температуре. Как только лед - не завернутый растает - проверьте содержимое шубы: вряд ли оно существенно изменилось!

Вот как раз второй эксперимент наглядно показывает, почему же в шубе зимой тепло! Дело не в том, что она "греет", а в том, что она не выпускает тепло, выделяемое телом человека, наружу! Т.е., одев ее, мы создаем вокруг себя определенное воздушное пространство, которое через непродолжительный отрезок времени согревается естественной температурой человеческого тела. А одежда просто не дает этому воздушному пространству существенно остыть. Вот и весь секрет теплоты шубы - не она греет человека, а человек ее.

А все разговоры о том, какая меховая шуба теплее, а какая холоднее, вызваны, во-первых, незнанием элементарных законов физики, а во-вторых тем, что у разных видов меха, у разных способов выделки кожи и собственно обработки одного и того же меха разная теплопроводность, т.е. от этого зависит, сколько времени понадобится телу, чтобы нагревать все новые и новые порции холодного воздуха, поступающего извне. Тем же самым объясняется, почему приталенные модели или под пояс считаются более теплыми, чем расклешенные (особенно если клеш идет не от бедер, а начинается значительно выше): организму приходится согревать собой намного большее количество холодного воздуха, атакующего наше тело со всех сторон, не защищенных уютным мехом.

Поэтому меховая шуба нас не греет, а лишь помогает согревать самих себя!

Что сказали бы вы, если бы вас стали уверять, будто шуба нисколько не греет? Вы подумали бы, конечно, что с вами шутят. А если бы вам стали доказывать это утверждение на ряде опытов? Проделайте, например, такой опыт. Заметьте, сколько показывает термометр, и закутайте его в шубу. Через несколько часов выньте. Вы убедитесь, что он не нагрелся даже и на четверть градуса: сколько показывал раньше, столько показывает и теперь. Вот и доказательство, что шуба не греет. Вы могли бы заподозрить, что шубы даже холодят. Возьмите два пузыря со льдом; один закутайте в шубу, другой оставьте в комнате незакрытым. Когда лед во втором пузыре растает, разверните шубу: вы увидите, что здесь он почти и не начинал таять. Значит, шуба не только не согрела льда, но как будто даже холодила его, замедляя таяние!

Что можно возразить? Как опровергнуть эти доводы? Никак. Шубы действительно не греют, если под словом “греть” разуметь сообщение теплоты. Лампа греет, печка греет, человеческое тело греет, потому что все эти предметы являются источниками теплоты. Но шуба в этом смысле слова нисколько не греет. Она своего тепла не дает, а только мешает теплоте нашего тела уходить от него. Вот почему теплокровное животное, тело которого само является источником тепла, будет чувствовать себя в шубе теплее, чем без нее. Но термометр не порождает собственного тепла, и его температура не изменится от того, что мы закутаем его в шубу. Лед, обернутый в шубу, дольше сохраняет свою низкую температуру, потому что шуба - весьма плохой проводник теплоты - замедляет доступ к нему тепла извне, от комнатного воздуха.

В таком же смысле, как шуба, снег греет землю; будучи, подобно всем порошкообразным телам, плохим проводником тепла, он мешает теплу уходить из покрытой им почвы. В почве, защищенной слоем снега, термометр показывает нередко градусов на десять больше, чем в почве, не покрытой снегом.