Виртуальное естествознание

Цель: Виртуальный эксперимент: Виртуальное моделирование иллюстрирует движущие силы парникового эффекта, не описывая последствия изменения климата. Модель демонстрирует основную концепцию парникового эффекта, учитывая только два типа излучения: солнечное (видимое) и инфракрасное. Важно отметить, что данная модель не включает влияние реальных парниковых газов. На рисунке ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка. Ход работы: Шаг 1. При входе в виртуальный эксперимент “Парниковый эффект” вы увидите три раздела: “Волны”, “Фотоны” и “Модель слоя”. В рамках этой работы вам необходимо выбрать раздел “Волны” и провести ряд экспериментов в данном разделе. Для начала откройте симуляцию и запустите имитацию солнечного света. Шаг 2. Активируйте кнопки для отображения энергетического баланса и температуры поверхности. Шаг 3. Наблюдайте за изменением температуры с помощью поверхностного термометра и за тем, как солнечный свет и инфракрасный свет входят и выходят из земли с помощью энергетического баланса. Шаг 4.  Увеличьте концентрацию парниковых газов. Увеличение концентрации парниковых газов увеличивает вероятность поглощения инфракрасного излучения. Следите за изменениями. Шаг 5. Уменьшите концентрацию парниковых газов. Следите за изменениями. Шаг 6. Внизу раздела “концентрации парниковых газов” находится “календарь”. Нажмите кнопку и откройте календарь. У вас есть время ледникового периода, 1750 г., 1950 г., 2020 г.  Шаг 7. Вы можете увидеть влияние парникового эффекта в 1750 г.   Шаг 8. Измените календарь на ледниковый период. Следите за изменениями. Шаг 9. Перенесите календарь на 1950 год. Следите за изменениями. Шаг 10. Перенесите календарь на 2020 год. Следите за изменениями. Заключение Была описана связь между температурой поверхности и концентрацией парниковых газов. Русские переводы английских терминов:

Цель: Влияние изменения давления, объема и температуры на другие параметры газа Виртуальный эксперимент  В виртуальном симуляции вы можете увидеть свойства частиц газа: изменение объема, движение частиц под действием тепла. Этот эксперимент является продолжением симуляции движения частиц газа, раскрывая далее свойства газа. На рисунке ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка.  Ход работы: Шаг 1. Когда вы входите в виртуальный эксперимент “свойства частиц газа”, у вас есть четыре различных раздела: идеальный газ, исследование, энергия и диффузия. В этой работе вы выберете идеальный раздел и будете проводить эксперименты в этом разделе. Шаг 2. Выведите на экран линейку, указав ее ширину в поле “Ширина” (находится в блоке параметров). Вы можете увидеть, что начальная ширина коробки составляет 10 нанометров. Шаг 3. С помощью инструмента “добавить частицы” добавьте в коробку необходимое количество частиц. Количество доступных частиц отображается в разделе “частицы”. Вы можете отслеживать изменения температуры и давления внутри коробки в соответствующих индикаторах. Шаг 4. Измените значение параметра “Константа” с “ничего” на “Объем”. В этом режиме объем коробки будет фиксированным. Шаг 5. Нагревая или охлаждая коробку, наблюдайте за изменениями температуры и давления. Шаг 6. Измените значение параметра “Константа” на “Температура”. Теперь температура будет фиксированной, а другие параметры будут меняться при ее изменении. Шаг 5. Попробуйте изменить размер коробки, увеличивая или уменьшая ее ширину. Вы заметите, что при сжатии объем уменьшается, а давление увеличивается, и наоборот, при расширении объем увеличивается, а давление уменьшается. Шаг 8. Измените значение параметра “Константа” на “Давление”. Шаг 9. Нагревая или охлаждая коробку, наблюдайте за изменениями температуры и объема. Шаг 10. Измените значение параметра “Константа” на следующий тип “Давления”. И в этом режиме давления будет фиксированным. Шаг 11. Наблюдайте, как при изменении объема коробки (расширении или сжатии) температура и объем будут меняться пропорционально. Шаг 12. При желании вы можете продолжить эксперимент, используя другие параметры, доступные в симуляции. Шаг 13. При изменении параметров следите за изменениями, происходящими в коробке и с деталями, и делайте выводы о взаимосвязи между давлением, объемом и температурой. Заключение: В ходе виртуального эксперимента были продемонстрированы изменения, происходящие с частицами газа при изменении давления, объема и температуры. Русские переводы терминов на английском языке:

Цель: Виртуальный эксперимент  Симулятор диффузии позволяет учащимся изучить, как смешиваются два газа. Экспериментируйте с концентрацией, температурой, массой и радиусом, чтобы определить, как эти факторы влияют на скорость диффузии. Используйте центр массы и скорость потока частиц, чтобы определить, когда система достигает равновесия. На рисунке ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка. Ход работы: Шаг 1. Откройте раздел данных. Здесь вы можете отслеживать количество частиц и температуру для каждой стороны. Шаг 2. Добавьте на экран дополнительные данные: Шаг 3. Поместите частицы в коробку. Шаг 4. Уберите перегородку, разделяющую коробку, чтобы начать процесс диффузии. Включите секундомер. Следите за тем, как долго частицы будут равномерно распределяться внутри коробки. Шаг 5. Контролируйте поток частиц между сторонами с помощью шкалы, расположенной под коробкой. Шаг 6. Повторите процесс диффузии с самого начала, но с разными значениями параметров для частиц. Вы можете начать процесс заново, нажав кнопку оранжевого цвета. Шаг 7. Измените параметры синих частиц по своему усмотрению. Шаг 8. Измените значения параметров частиц красного цвета, установив значения, отличные от значений для синих частиц. Шаг 9. Снимите разделитель, разделяющий коробку, чтобы начать процесс диффузии. Включите секундомер. Следите за тем, как долго частицы будут равномерно распределяться внутри коробки. Шаг 10. Контролируйте поток частиц между сторонами с помощью шкалы, расположенной под коробкой. Шаг 11. Сравните и проанализируйте: Сделайте выводы. Заключение Симулятор продемонстрировал процесс диффузии между различными газами и влияние на него параметров частиц. Русские переводы английских терминов:

Цель: Описание движения частиц газа Влияние температуры на движение частиц газа Виртуальный эксперимент  В этой виртуальной эксперименте вы будете наблюдать за движением частиц газа и за тем, как они меняются при воздействии внешних сил. На рисунке ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка. Ход работы: Шаг 1. Когда виртуальная симуляция включена, у вас есть два раздела: введение и законы. Откройте вводный раздел, и вы начните работать там. Шаг 2. Нажмите кнопку “частицы” и откройте “типы частицы”. Даны два типа частицы: тяжелые и легкие. Шаг 3. Выведите секундомер на экран и счетчик столкновений на стену, отметив показания параметров. Вы можете увидеть, что ширина коробки составляет 10 нанометров, нажав кнопку “ширина”. Шаг 4. Замените единицы измерения температуры и давления. Преобразуйте K в ºC, atm в kPa. Шаг 5. Вставьте детали в коробку с помощью инструмента для вставки деталей. Синие частицы тяжелее. Вы можете посмотреть их количество в разделе частицы. И вы можете отслеживать изменения температуры и давления внутри коробки. Шаг 6. Вы можете увидеть количество ударов частиц о стенку за 10 пс (пикосекунд), подключив счетчик столкновений к стене. Шаг 7. Нагрейте коробку. Следите за изменениями температуры и давления. Шаг 8. Снова подсчитайте количество ударов частиц по стене, включив счетчик столкновений к стене. Шаг 9. Теперь дайте коробке остыть. Следите за изменениями температуры и давления. Шаг 10. Попробуйте пересчитать количество ударов частицы о стену. Шаг 11. Освободите коробку от частиц с помощью кнопки чистки, расположенной внизу. Шаг 12. Попробуйте повторить шаги, описанные выше, выбрав более легкие (красные) частицы. Шаг 13. Попробуйте сравнить тяжелые и легкие частицы. Вы можете видеть, что более легкие частицы имеют более высокую скорость, чем более тяжелые частицы.  Заключение С помощью виртуального эксперимента вы смогли наблюдать движение частиц газа и влияние температуры на него. Русские переводы терминов на английском языке:

Цель: Описание pH среды раствора Ожидаемые результаты: Определение того, является ли раствор кислой, нейтральной или щелочной средой Виртуальный эксперимент  На рисунке ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка. Ход работы: Шаг 1. Когда вы входите в виртуальный эксперимент “описание pH-среды раствора”, у вас есть три разных раздела: макро, микро и мое решение. В этой работе вы выберете раздел макро и будете проводить эксперименты в этом разделе. Шаг 2. Выберите тип раствора. (Например, вода) Шаг 3. Определите рН среды раствора по шкале рН. (рН=7) Шаг 4. Выберите следующий тип раствора. Шаг 5. Определить рН среды раствора по шкале рН. Шаг 6. Вылейте раствор в миску. Шаг 7. Определите рН раствора. Есть ли изменения? Почему? Шаг 8. Разбавить, налив в раствор воду. Шаг 9. Определите рН раствора. Есть ли изменения? Почему? Шаг 10. Вы можете выбрать другие типы затирки и повторить описанные выше шаги. Заключение Создавая виртуальную работу, было обнаружено, что каждый раствор имеет свою собственную среду pH. Русские переводы английских терминов: