Поверхні якого кольору найбільше нагріваються?

Сьогодні ми запрошуємо вас до гри, в якій діти, експериментуючи, дізнаються, що не всі поверхні / предмети нагріваються з однаковою швидкістю та з однаковою інтенсивністю, але це залежить, зокрема, від їхнього кольору.

• 3 закритих контейнера (коробки): 1 пофарбована в чорний колір, 1 пофарбована в білий, 1 – в зелений
• м’яч для гри
• 3 садові/віконні термометри

Вчитель повідомляє дітям, що буде говорити з ними про нагрівання предметів різного кольору. Усі спостереження та наукові експерименти показали, що темні об’єкти нагріваються на сонці набагато більше, ніж світлі. Його легко спостерігати влітку, коли сонячні промені інтенсивні. Коли влітку йдеш асфальтовою дорогою, тобі тепліше, ніж на траві. Коли хтось одягає чорний светр, йому стає набагато тепліше, ніж якби він одягнув білий. Також, в арабських країнах, де вдень в тіні досягає 40 °C, майже всі їздять на білих автомобілях, а не на чорних. Білий кузов нагрівається набагато менше, ніж чорний. В результаті в білих автомобілях холодніше, ніж в чорних.

 

Спробуємо провести короткий експеримент і самі перевіримо, чи це так.

Вчитель показує дітям 3 термометри. Він просить дітей перевірити, чи досягає червона смуга одне й те саме місце на кожному з них (чи однакова температура). Коли діти підтвердять інформацію, вихователь малює на дошці подібний термометр і відзначає температуру, яка зображена на термометрах.

Після того, як температура була прочитана і записана, вчитель показує дітям три коробки: порожню білу, чорну коробку і прозору коробку з водою. Потім він просить трьох дітей взяти будь-який термометр, покласти його в коробку на свій вибір, а потім щільно закрити чорну і білу коробку. Тепер настав час експериментувати.

Учитель ставить три коробки на будь-яке сонячне місце і залишає їх приблизно на 1-2 години. Після закінчення цього часу температура в ємностях повинна значно змінитися, і діти зможуть спостерігати зміни.

Через 1-2 години вихователь просить трьох дітей принести ємності. Він розставляє їх по порядку: чорну, зелену, білу і просить дітей показати всім, де (або до якої цифри, якщо діти вміють читати) пройшла червона лінія. Результати відображуються на дошці.

Висновок простий:

• Чорний колір поглинає тепло – отже, термометр показав найвищу температуру.
• Білий колір відбиває світло – отже, найнижча температура
• Інші кольори трохи поглинають і трохи відбивають світло, отже, контейнер вказував середню температуру

Для дітей старшого віку вчитель може спробувати пояснити деякі додаткові явища, пов’язані з енергією. Сонячна енергія, яка досягає нас, перетворюється в тепло, коли вона торкається якогось об’єкта. Коли світло проходить від Сонця до Землі, воно мчить через вакуум, тобто абсолютно порожній простір. Коли він ні з чим не зустрічається, він виділяє тепло. Тому в космосі дуже-дуже холодно. Однак, коли світло досягає Землі й торкається будь-якого об’єкта: будинку, дерева, тротуару чи коробки, воно утворює тепло (енергія світла перетворюється на теплову).

Вчені помітили, що світло (включаючи інфрачервоні хвилі) відбивається від білих поверхонь, як куля (м’яч) (кажуть, що білий має високе альбедо = високу відбивну здатність). Замість того, щоб передавати тепло білому предмету, вони відбиваються від нього. Тому під час катання на лижах або санках можна обпекти шкіру. Світло відбивається від снігу і потрапляє на наше обличчя знизу. Тож нас бомбардують сонячним світлом з двох сторін: від сонця і від снігу.

Однак, коли світло досягає чорної поверхні, ця поверхня поглинає світло разом із вивільненою тепловою енергією. Чорна поверхня швидко нагрівається. Майже все тепло, що виділяється сонячними променями, залишається на цій поверхні. Так було з нашою чорною коробкою. Вона швидко нагрілась і залишилась теплою. Те саме і з асфальтом. Він швидко нагрівається, і ми відчуваємо тепло, коли доторкаємося до нього.

Матеріали інших кольорів: зелені дерева, жовті соняшники поглинають частину енергії та відбивають частину енергії. Їм не жарко і не холодно.

 

Маючи на меті, щоб діти добре запам’ятали отримані знання, вчитель пропонує їм пограти разом. Вихователь пропонує дітям сісти в коло. Учитель стає в центрі кола і видає себе за сонце. Він каже, що м’яч — це або сонячні промені, або світло, яке посилається на Землю.

• Коли вчитель вигукує слово – БІЛИЙ – завдання дитини відбити м’яч, не спіймавши його.
• Коли вчитель вигукує слово – ЗЕЛЕНИЙ – дитина має зловити м’яч і через деякий час кинути його вчителю.
• Коли вчитель вигукує слово – ЧОРНИЙ – дитина ловить м’яч і більше не повертає. Він міняється місцями з учителем і прикидається гарячим сонцем.

Гра триває до тих пір, поки діти не засвоять правила гри.

Пост співфінасований в рамках проєкту Sustainable Future Вишеградського фонду.

Пост перекладено завдяки фінансуванню Польсько-американського фонду свободи в рамках програми RITA – Transitions in the region, яку реалізує Фонд «Освіта для демократії».