教室门内外的热力环流现象

作者:邓先武 刊名:地理教学 上传者:廖宇彬

【摘要】本文以冬夏两季有空调的教室门内外的气温差异,利用超薄纸巾演示教室门附近的热力环流现象。该实验的创新之处在于不仅能清楚演示热力环流现象,而且还能较好地为学生展示热力环流过程中"高空风"和"近地面风"风向的相反性,最重要的是还能演示出在一定高度的"静风"现象。

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2 0 1 7 年 第 2 2 期 地 理 实 验教室门内外的热力环流现象 邓先武 (陕西省西安中学,陕西西安710018) 摘要:本文以冬夏两季有空调的教室门内外的气温差异,利用超薄纸巾演示教室门附近的热力环流现象。该实 验的创新之处在于不仅能清楚演示热力环流现象,而且还能较好地为学生展示热力环流过程中“高空风”和 “近地 面风”风向的相反性,最重要的是还能演示出在一定高度的“静风”现象。 关键词:气温差异;热力环流;风向 ― 、实验背景和创新之处 热力环流原理是高中自然地理中较为重要的一个 原理,热力环流原理的掌握对学生来说至关重要,是学 生理解大气环流和季风环流的基础。近年来,高中地理 课堂也出现了一些关于热力环流的实验。有的是用酒 精灯加热水以观察烧杯中沸腾的开水情况来证明冷热不 均引起的热力环流,有的则是在铁板上放置一小堆碎纸 用火柴点燃来观察其灰烬的运动来验证冷热不均形成的 空气环流运动。以上两个实验在演示热力环流过程的时 候有一定的危险性,与此同时相关器材的准备也比较麻 烦。然而在我们的日常生活中,特别是夏季和冬季的 时候,因空调和暖气的影响,在我们教室内外气温差较 大,就存在着十分明显的小范围空气环流运动。通过一 张薄薄的纸巾就可以较为清楚地演示热力环流现象。教 室内外的空气环流运动,不仅能清楚演示热力环流现 象 ,而且还能较好地为学生展示热力环流过程中“高空 风”和 “近地面风”的相反性,最重要的是还能演示出 在一定高度的“静风”现象。 二 、 实验目的 1. 模拟热力环流的形成过程,使不易理解的知识形象化。 2. 设计出较为简单而且现象明显的小范围空气环流 过程。 三 、 实验准备 1. 在一个较为封闭的空间内,选取某个房子内夕卜气 温差异较大的界面。目的是为了减少外界的风对实验过 程的干扰。 2. —张十分薄的纸巾, “抽纸”取其三分之一层最 好 (较薄的纸巾可以感受到空气的微弱水平运动)。 四、实验过程 为进一步验证冷热不均是引起大气水平运动的根 本原因,故先在室内验证静风现象。 1. 静风现象的演示 (1) 选择一个密闭的房间(学校里面可以利用教室 进行实验,关闭所有的窗户和门,以保证室内没有外界 吹来风的干扰)。 (2) 用前期准备好的“超薄抽纸”在室内的任何一 个地方从上空向地面移动这个抽纸,观察其是否向某个 方向飘动。实验结果表明:在密闭的空间内,抽纸从上 空向地面移动的过程中,抽纸一直处于下垂状态。由于 抽纸没有发生飘动,可以认为同一水平面没有气压差, 所以不存在空气的水平运动,纸巾也并没有发生飘动偏 移,可见室内无风(静风)。 (3) 为控制单一变量,在要演示热力环流实验的门 附近,重复实验第二步的过程,实验结果表明抽纸一直 处于下垂状态。 2. 教室内外热力环流现象的演示 (1)当室内室外气温差异较大的时候,保持室内窗 户紧闭,打开教室或其它房间的一个门。因为门口是同 一水平面气温变化幅度最大的地方,故选取该处进行热 力环流的验证。 ⑵用前期实验中使用的抽纸从门顶向地面移动这 个抽纸,会发现抽纸在门顶向地面移动的过程中会发生 不同方向偏转飘动。 (3)不同季节的教室门内外热力环流过程。 夏季时教室内部因开空调气温低,教室外部在自 58 地 理 实 验 2 0 1 7 年 第 2 2 期 然状态下气温高。实验结果展示: 门的底端 门的中部 门的顶端 ①在门的底端, “超薄抽纸”飘向门外,表明在门的底端风是由室内吹向室外的。 ② 在门的中部, “超薄抽纸”基本呈自然下垂状 态 ,表明这个高度不存在大气的水平运动,

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