找出为什么海洋正在运动!

作者: 东西体讯

找出为什么海洋正在运动!
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介绍
你可能知道海洋从来没有真正(作者: 东西体讯)(伟霆)停留过。但是你是否知道有一种叫做“海洋传送带”的东西可以将大量的水从一个海洋移动到另一个海洋?这些水流对混合和运输养分和氧气至关重要,并在我们的气候中发挥重要作用。这是因为它们在很长的距离上移动了温暖和冷水,影响了与大洋接壤的大陆的温度。例如,墨西哥湾流是一股从墨西哥湾流出的大流,它将温暖的水移入北大西洋,并使欧洲的气候变得更加温和。你知道什么导致“海洋传送带”?这很简单:水密度的差异(作者: 东西体讯)(伟霆)。尝试此活动以了解更多信息!

背景
海洋中有很多水的运动。最明显的例子是由潮汐引起的风浪或洋流引起的水面波浪和波纹。然而,事实证明,水也可以在没有风或潮汐的情况下移动,这就是在深海中发生的情况。由于温度和盐度差异引起的水密度变化,电流开始移动,这个过程称为对流。

物质的密度由其每单位体积的质量来定义; 例如,一升水的重量与一升油的重量不同。较轻的液体漂浮在较重的液体上,并沉到底部。水的密度随温度而变化; 加热时会膨胀并因此增加体积。这意味着它的每单位体积质量会降低,并且变得不那么密集。因此,温水通常比冷水密度小。影响水密度的另一个因素是盐度,即海水中的盐量。更多的盐会使水更重,因此更致密。

温度和盐度这两个因素是地球(作者: 东西体讯)(伟霆)海洋输送带背后的主要推动力,它是深海中的一个巨大的水循环系统,可在全球范围内移动水。海流开始于北大西洋北极附近,海洋表面因北极温度而冷却。随着海冰的形成,盐留在后面,水变得更咸。这水现在更密集,将沉入海底。这会产生一个电流,因为地表水必须移入以取代下沉的水。深海冷水一直移动到南极洲,然后到达印度洋和太平洋。一旦水达到较暖的地区,它就会升温,变得不那么密集,并向地面升起。它最终找到了回到整个周期再次开始的北大西洋。
物料

  • 两个透明杯子,尺寸完全一样
  • 一张旧CD
  • 三明治袋
  • 剪刀
  • 食用色素(任何颜色)
  • 自来水
  • 微波炉
  • 冰块
  • 温度计
  • 漏水的纸巾
  • 成年助手
  • 托盘
  • 食盐(可选)

制备

  • 使用剪刀从三明治袋上剪下一条长条,宽度足以覆盖CD中间的孔。
  • 将托盘放在可以忍受漏水的工作区域。
  • 用自来水装满两杯。(作者: 东西体讯)(伟霆)
  • 将冰块加入其中一个杯子中以冷却水。一旦感冒,取出冰块,用更多的自来水将杯子倒满。
  • 将另一个杯子放入微波炉中约一分钟。(如果太热,让它冷却直到你拿起杯子。)
  • 确保它用水填满边缘。
  • 添加几滴食用色素到热水中。
  • 用热水将杯子放入托盘中。
  • 用温度计测量热水和冷水的温度。

程序

  • 将三明治袋上的切割好的塑料条放在CD上,这样孔就完全被堵住了,部分塑料条延伸到CD之外。
  • 将CD放在冷杯的顶部,塑料条朝向冷水。
  • 然后拿起杯子,用冷水和上面的CD慢慢翻转,按下CD以避免溢出。您可能需要一位成年人来帮助您完成这一步骤。
  • 用热水将倒置的杯子放在杯子的顶部,以便CD将杯子分开。一旦你把两个杯子放在一起,会发生什么?你有没有看到混水?
  • 慢慢拉动延伸到CD外面的塑料条部分,然后取下整个条以暴露CD的孔。洞打开时会发生什么?你看到有水流动吗?如果是,水在哪个方向移动?你能描述你的观察吗?
  • 观察两杯约10分钟。你看到顶杯或底杯发生了什么变化?如果是的话,水如何变化?
  • 10分钟后,通过提起CD和上杯并再次翻转,再次仔细分离两个杯子。你可能想问一个成年人来帮助你。
  • 最后,再次在两个杯子中测量温度。温度有变化吗?如果是,如何?
  • 将两个杯子中的水排入水槽并再次进行相同(作者: 东西体讯)(伟霆)的测试,但是这次用冷水将杯子放在杯子的顶部。(你应该有一位成年人来帮助你。)这次如果你取下塑料条会发生什么?你看到相同的结果吗?有没有水运动发生?为什么或者为什么不?
  • 10分钟后,再次分离两个杯子并测量每个杯子的温度。温度有变化吗?如果是,多少?
  • 额外:在这个活动中,你已经显示了温度驱动水流运动的差异。如果你没有温度梯度会发生什么?重复相同的测试,但是这次不要加热或冷却杯子中的水分 – 将它们保持在相同的温度。当您移除塑料条时,您是否发现有水流出现?为什么或者为什么不?
  • 额外:你能找到一种方法来证明盐度是如何影响水密度和水分运动的?将盐加入其中一个杯子以创建盐度梯度并重复测试。咸水是否漂浮或下沉?你能用盐梯度创造水运动吗?
  • 额外:不是展示温水漂浮在冷水顶上,而是展示冷水如何下沉到底部,并将食用色素添加到冷水而不是温水中。然后将冷水放在温水的上面,反之亦然。你看到两个方向的水流动,还是只有一个?
  • 额外:温度梯度如何影响水混合?添加第三个测试,其中温水和冷水的温度差异与以前的测试不同。如果热水和冷水之间的温度差异较大,温度差异会有什么变化?

观察和结果
你是否能够让你的水漂浮和下沉?当您将热水中的食用色素添加到热水中并将冷水放置在热水的顶部时,由于塑料条应该(作者: 东西体讯)(伟霆)仍然覆盖CD的孔,所以最初不应该发生任何事情,因为塑料条应该仍然覆盖CD的孔,从而防止水在杯子之间混合。但是,一旦取下塑料条,染色的温水将通过CD孔射出并与上面的冷水混合。

这种水流运动是由对流驱动的:由于温度差异引起的水流动。由于温水比冷水轻,想要膨胀,它会通过孔进入上杯。大约10分钟后,混合应该几乎完成,并且两个杯子中的水的颜色应该相似。同时,两个杯子的温度应该有显着的变化。一开始你应该测量一个很大的温差。但最后,两个温度应该是相似的。由于水正在混合发生热交换,这意味着温水加热了冷水。如果您尝试了两杯之间温度差异较大或较低的额外活动,您应该注意到当温度差异较大时,水的混合发生得更快。

如果你逆转了测试并且在冷水的顶部温暖了,你应该观察到水没有在杯子之间混合。这是因为温水比冷水更轻或更不密集(作者: 东西体讯)(伟霆),这就是为什么它要保持在最上层。咸咸水与非咸水同样如此。咸水总是会沉入水底,因为它比非咸水更致密 – 它在真正的海洋中的确如此!

清理
将水槽中的所有水排干净并清除溢出物。

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