Jakiego koloru powierzchnie nagrzewają się najbardziej?

Dzisiaj zapraszamy do zabawy, w której dzieci eksperymentując, dowiedzą się, że nie wszystkie powierzchnie/przedmioty nagrzewają się w takim samym tempie i z taką samą intensywnością, lecz jest to zależne m.in. od ich koloru.

• 3 zamykane pojemniki (pudełka): pomalowane na czarno i biało oraz zielone
• piłka do gry
• 3 termometry ogrodowe/okienne

Nauczyciel informuje dzieci, że dziś będą rozmawiać o zjawisku nagrzewania się przedmiotów w różnych kolorach. Wszystkie obserwacje i doświadczenia naukowe wykazały, że przedmioty ciemne nagrzewają się dużo bardziej niż jasne. Możemy to łatwo zaobserwować latem, gdy słońce intensywne grzeje. Gdy idzie się wzdłuż asfaltowej ulicy, odczuwa się większe ciepło niż podczas spaceru po trawie. Gdy człowiek włoży czarny sweter, jest mu znacznie cieplej, niż gdyby włożył biały. Za to w państwach arabskich, tam gdzie w ciągu dnia temperatura powietrza w cieniu sięga 40°C, niemal wszyscy jeżdżą białymi samochodami, a nie czarnymi. Biała karoseria znacznie mniej się nagrzewa niż czarna. Dzięki temu w białych samochodach jest chłodniej niż w czarnych.

 

CZĘŚĆ PIERWSZA: EKSPERYMENT

Spróbujemy przeprowadzić krótki eksperyment i samemu sprawdzić, czy tak faktycznie jest. Nauczyciel pokazuje dzieciom termometry. Prosi, aby sprawdziły, czy czerwony słupek dociera na każdym z nich do tego samego miejsca (czy wskazują identyczną temperaturę). Gdy dzieci potwierdzą tę informację, nauczyciel rysuje na tablicy podobny termometr i zaznacza na nim odczytaną temperaturę.
Gdy temperatura została odczytana i zapisana, nauczyciel pokazuje dzieciom przygotowane pudełka:
puste pudełka białe i czarne oraz zielone z wodą. Następnie prosi trójkę dzieci, by każde z nich wzięło dowolny termometr, włożyło do wybranego pudełka, a następnie szczelnie zamknęło czarne i białe.
Teraz czas na eksperyment.

Nauczyciel ustawia pudełka w dowolnym, dobrze nasłonecznionym miejscu i zostawia je na około 1–2 godziny. Po tym czasie temperatura w pojemnikach powinna się już znacznie zmienić i dzieci będą mogły zaobserwować różnice. Po 1–2 godzinach nauczyciel prosi trójkę dzieci o przyniesienie pojemników. Ustawia je w kolejności: czarne, zielone z wodą, białe i prosi dzieci o pokazanie wszystkim do jakiego miejsca (lub jakiej cyfry, jeśli dzieci potrafią odczytać) doszła czerwona kreska. Wyniki notowane są na tablicy.

Wniosek jest prosty:
• Czarny kolor pochłania ciepło – dlatego termometr zamknięty w czarnym pudełku wskazał najwyższą temperaturę.
• Biały kolor odbija światło – dlatego termometr zamknięty w białym pudełku wskazał najniższą temperaturę.
• Inne kolory trochę pochłaniają, a trochę odbijają światło, dlatego zielony pojemnik wskazał temperaturę pośrednią.
Starszym dzieciom nauczyciel może spróbować wytłumaczyć kilka dodatkowych zjawisk związanych z energią.
Energia słoneczna, która do nas dociera, zmienia się w cieplną w momencie, gdy dotknie jakiegoś przedmiotu. Gdy światło biegnie od Słońca do Ziemi, mknie przez próżnię, czyli zupełnie pustą przestrzeń. Niczego nie napotykając, nie wyzwala ciepła. Dlatego w kosmosie jest bardzo-bardzo zimno. Gdy jednak światło dotrze do Ziemi i dotknie dowolnego przedmiotu: domu, drzewa, chodnika czy też pudełka, wytwarza ciepło (energia świetlna zmienia się w energię cieplną).
Naukowcy zaobserwowali, że światło odbija się od białych powierzchni niczym piłka (mówią, że biały kolor ma wysokie albedo = wysoki poziom odbijania). Zamiast przekazać ciepło białemu przedmiotowi promienie słoneczne odbijają się od niego. Dlatego jeżdżąc na nartach lub sankach, można nieźle poparzyć skórę. Światło odbija się od śniegu i pada na naszą twarz od dołu. Jesteśmy więc bombardowani promieniami słonecznymi z dwóch stron: ze słońca i ze śniegu.
Gdy jednak światło dotrze do powierzchni czarnej, to ta pochłania je wraz z wyzwalaną energią cieplną. Czarna powierzchnia szybko się nagrzewa. Niemal całe ciepło, które powstaje dzięki promieniom
słońca, pozostaje na tej powierzchni. Tak było z naszym czarnym pudełkiem. Szybko się nagrzało i zostawiło sobie ciepło. Tak samo dzieje się z asfaltem. Szybko się nagrzewa i gdy go dotkniemy, czujemy gorąc.
Materiały w innych kolorach: zielone drzewa, żółte słoneczniki, część energii pochłaniają, a część odbijają. Nie są ani gorące, ani zimne.

CZĘŚĆ DRUGA: GRA RUCHOWA
Nauczyciel zaprasza dzieci do wspólnej zabawy ruchowej, która pomoże im zapamiętać przekazywaną wiedzę. Prosi, aby dzieci usiadły w kręgu. Nauczyciel staje w środku i udaje, że jest słońcem, a piłka to promienie słoneczne czy też światło, które jest wysyłane na Ziemię.
• Gdy nauczyciel krzyknie słowo BIAŁY, dziecko powinno odbić piłkę, nie łapiąc jej.
• Gdy nauczyciel krzyknie słowo ZIELONY, dziecko powinno złapać piłkę i po chwili odrzucić do nauczyciela.
• Gdy nauczyciel krzyknie słowo CZARNY, dziecko łapie piłkę i już jej nie oddaje. Zamienia się miejscami z nauczycielem i samo udaje gorące słońce.
Gra trwa tak długo, aż dzieci nauczą się jej zasad.

Post powstał w ramach projektu Sustainable Future współfinansowanego ze środków Funduszu Wyszehradzkiego.