Návody na pokusy

Článků v rubrice: 70

Globální oteplování, tání ledu a fyzika (1)

Pojmem „globální oteplování“ rozumíme pozvolný nárůst průměrné teploty zemského povrchu, oceánů a atmosféry. Zatímco na samotné existenci oteplování se většina odborníků shoduje, příčina tohoto jevu jednoznačně objasněna není. Podle části vědců je globální oteplování způsobeno stále rostoucí koncentrací tzv. skleníkových plynů v atmosféře, které vznikají především lidskou činností. Odpůrci tohoto názoru považují rostoucí průměrnou teplotu za přirozený proces, vyvolaný například změnou sluneční aktivity.

Fotogalerie (5)
Ilustrační foto

K nejvýraznějším důsledkům globálního oteplování přitom patří vzestup hladiny moří (za posledních 100 let se zvýšila až o 20 cm), úbytek mořského ledu v polárních oblastech a celosvětový ústup pevninských ledovců. Ze sdělovacích prostředků se občas dozvíme, že zvýšení hladiny a nebezpečí rozsáhlých záplav v přímořských oblastech je způsobeno táním mořských ledovců. Podle jiných zdrojů však tání mořských ledovců na vzestup mořské hladiny žádný vliv nemá. Tak má, nebo nemá?

Místo planého mudrování rozhodneme toto dilema na základě jednoduchého pokusu. Nejprve si připomeňme příčinu plování ledu na vodě.

Proč led plave

Led má asi o 10 % větší objem než voda, ze které vznikl. Proto má oproti vodě o něco menší hustotu: kusy ledu sice plují na vodě, ale 90 % jejich objemu zůstává pod hladinou. Při experimentování nejprve použijeme „sladkou“ vodu z vodovodu a zjistíme, jak se změní výška vodní hladiny, když v této vodě roztaje kus ledu, vzniklého zmrznutím „sladké“ vody. Pak stejný pokus zopakujeme se slanou (tj. „mořskou“) vodou a tajícím slaným ledem.

Co budeme potřebovat
Připravíme si dvě nádoby na vodu, dvě vysoké sklenice z čirého skla, dvě plastové nádobky na přípravu ledu (my jsme použili tuby od šumivých tablet), potravinářské barvivo a větší injekční stříkačku. Asi půl centimetru od horního okraje sklenic uděláme permanentním fixem vodorovnou čáru. Do jedné nádoby nalijeme půl litru obyčejné vody a obarvíme ji červeným potravinářským barvivem. Ve druhé nádobě si připravíme půl litru „mořské“ vody – rozpustíme v ní asi 30 g kuchyňské soli a obarvíme ji namodro. Plastové tuby z větší části naplníme červenou (tj. „sladkou“) a modrou (tj. „mořskou“) vodou. Vodu v tubách necháme přes noc zmrznout v mrazáku a druhý den se můžeme pustit do práce. (Obr. 2)

Jak na to

Sladká voda:
Z mrazáku vyjmeme tubu s červeným ledem a na chvíli ji ponoříme do horké vody, aby se led uvolnil od stěny. Uvolněný ledový váleček vyklopíme do sklenice a až po horní značku zalejeme sladkou (červenou) vodou pokojové teploty. Přesnou výšku hladiny „doladíme“ pomocí injekční stříkačky. Led ve vodě postupně taje, ale hladina vody ve sklenici zůstává až do úplného roztátí stále ve stejné výšce.

Mořská voda
Stejným způsobem si ověříme, že výška hladiny se nezmění ani při tání mořského ledu v mořské vodě. (Obr. 3, obr. 4)

Závěr

V obou případech jsme zjistili, že při tání ledových ker, plujících na hladině vody (ať sladké, či mořské), ke zvyšování ani ke snižování vodní hladiny nedochází. Jak se dá vysvětlit tento zdravému selskému rozumu zdánlivě odporující výsledek? Třeba takto:

Představme si, že v nádobě je 1 litr vody a její hladina je v určité výšce h. Z nádoby odebereme 0,1 litru vody a necháme ji zmrznout. Vzniklou kostku ledu pak vložíme zpět do vody a necháme ji v ní úplně roztát. V nádobě je nyní opět 1 litr vody – na začátku jsme sice odebrali 0,1 litru na vytvoření ledu, ale rozpuštěním tohoto ledu vzniklo opět 0,1 litru vody. Objem vody v nádobě na začátku i na konci experimentu je stejný a proto je stejná i počáteční a koncová výška hladiny h. (Obr. 5)

Popsanými experimenty jsme se přesvědčili, že přímořské oblasti neohrožuje případnými záplavami tání plovoucích mořských ledovců. K znatelnému zvýšení hladin moří a oceánů by však mohlo dojít z jiného důvodu. Nastalo by v případě výrazného tání pevninských ledovců, ze kterých by voda stékala do moří. Týká se to zejména ledovců pokrývajících území Antarktidy a Grónska, jejichž tání se začíná projevovat už v současnosti. Například v roce 2006 se zmenšil antarktický a grónský pevninský ledovec celkem o 475 miliard tun ledu a toto množství se každoročně zvyšuje o dalších 37 miliard tun.

Vyzkoušejte sami

  • V popisovaných pokusech jsme zkoumali případy, kdy tál led ve vodě, ze které vznikl. Prozkoumejte změnu výšky hladiny i ve zbývajících dvou variantách: led ze sladké vody nechejte roztát ve slané vodě a led ze slané vody ve vodě sladké. K jakým výsledkům jste došli?

  • Znáte-li dobře Archimedův zákon, můžete se pokusit matematicky dokázat, že roztaje-li celá ledová kra, má vzniklá voda stejnou hmotnost (a tedy i stejný objem), jako voda, vytlačená ponořenou částí kry. Výška hladiny se proto nezmění. Jako nápovědu připomínáme, že velikost vztlakové síly, působící na kru, se rovná tíze kry…

V příštím pokračování si ukážeme, že popisované jednoduché pokusy s táním ledu v sobě skrývají i několik dalších fyzikálních „záhad“ a zajímavostí.

Jaroslav Kusala
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Jak jste na tom s informační gramotností?

Jak se studenti druhého stupně základních škol orientují ve světě technologií, které nás obklopují? Jak zvládají aplikovanou matematiku? To ukáže jubilejní 10. ročník informační soutěže IT-SLOT, které se pravidelně účastní tisíce žáků 8. a 9. tříd základních škol z celé České republiky.

Cyklické změny teploty na Zemi

Paleoklimatologové hledají stopy vývoje teplot na Zemi v horninách a fosíliích. Dlouhodobé ochlazování začalo asi před 50 miliony lety, kdy byla průměrná globální teplota 14 °C. Tenkrát ještě nebyla na Zemi trvalá ledová pokrývka a hladina mořské vody byla o více než 70 m vyšší než dnes.

Záhadný lidský mikrobiom

Nedávný výzkum ukazuje, že naše tělo je domovem mikrobů, se kterými se věda předtím nesetkávala. Možná, že se kvůli nim bude i přepisovat strom života. Navíc může mít tato mikrobiální „temná hmota“ i vliv na zdraví.

MAAE zveřejnila nové odhady vývoje jaderné energetiky do roku 2050

MAAE zveřejnila 10. září své nejnovější projekce trendů v energetice, elektřině a jaderné energii do roku 2050. Výroční zpráva nabízí smíšený odhad budoucího příspěvku jaderné energie k celosvětové výrobě elektřiny v závislosti na tom, jak se budou potenciálně ...

Vyřeší největší problém větrných elektráren pojišťovny?

Závislost na počasí je největším problémem větrných elektráren nejen z hlediska jejich vlivu na stabilitu elektrizační soustavy, ale také z pohledu celkové i provozní ekonomiky. Když vítr nefouká, elektrárna nejen že nevyrábí, což dělá problémy v přenosové síti, ale ani nevydělává.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail