Ускорится ли таяние мороженого. Уровень воды в мировом океане поднимается быстрее расчетного показателя

Похоже на то, что быстро тающие льды Гренландии и Антарктики ускоряют общий процесс поднятия уровня вод Мирового океана. Об этом свидетельствуют данные, передаваемые искусственными спутниками с орбиты. Если текущая скорость роста уровня воды сохранится, то уже к концу столетия этот показатель будет больше текущего на 61 сантиметр.

Исследование, которое позволило выяснить скорость поднятия уровня воды, базируется на достаточно крупной выборке данных. Ученые взяли информацию , переданную спутниками за 25 лет и подвергли ее детальному анализу при помощи компьютерных систем. Как оказалось, именно потепление и тающие льды играют основную роль в ускорении процесса «затопления».

Вся проблема в том, что предыдущие оценки показателя уровня воды базировались на старых результатах. А они оказались не слишком надежными, поскольку не учитывали ряд факторов, включая ускорение таяния вечных льдов. По мнению специалистов, даже небольшие изменения в текущем уровне воды в морях и океанах сильно повлияет на состояние окружающей среды и прибрежных городов. Так, потопы и эрозия почвы могут стать постоянными спутниками таких населенных пунктов.

«Опасения жителей таких регионов могут стать реальностью к 2100 году - всего за несколько десятилетий», - говорит Кэти Серафин из Орегонского университета. За прошедшие 25 лет уровень воды в Мировом океане поднялся на 7,5 сантиметра. Примерно половина этого показателя обусловлена таянием льдов. Сейчас процесс таяния ускоряется, и все больше льда начинает превращаться в жидкую воду в Гренландии и Антарктике.

Поднимающаяся вода, в свою очередь, оказывает сильнейшее влияние на климат, который изменяется еще быстрее. В природе огромное количество факторов взаимозависимы, и это можно отследить на примере потепления и таяния льдов. Стоит отметить, что уровень воды в Мировом океане оставался примерно на одном и том же уровне в течение примерно 3000 лет. В 20 веке начались изменения, вызванные промышленной революцией, увеличением объемов сжигаемых горючих полезных ископаемых и другими факторами.

Известно, что повышение уровня воды оказывает сильное влияние на регионы вроде Майами и Нового Орлеана в США. Этим районам затопление угрожает в первую очередь. И если в обычное время они могут справиться с поднимающейся водой, то ураганы и тайфуны все ставят на свои места, провоцируя затопление огромных площадей земли.

На данный момент Гренландия оказывает на поднятие уровня воды в три раза более сильное влияние, чем Антарктика. Но льды последней могут таять быстрее, чем предсказано текущими моделями климатических изменений, которыми пользуются ученые. «Антарктика выглядит менее стабильной, чем всего несколько лет назад», - говорит климатолог Роберт Копп.

Для того, чтобы затормозить скорость, с которой поднимается температура Земли, в Париже в 2016 году было подписано специальное соглашение между странами, которое получило название «Парижское». Оно регулирует меры по снижению углекислого газа в атмосфере с 2020 года. На данный момент именно эта договоренность - главная надежда человечества на остановку потепления до того момента, пока будет достигнута точка невозврата. А именно - потепление вызывает таяние ледников и вечной мерзлоты. В результате увеличивается объем выброса углекислого газа в атмосферу, усиливается парниковый эффект, ускоряется потепление.

Цель этого соглашения - удержание роста средней температуры ниже 2 градусов Цельсия. Для того, чтобы это сделать, необходимо быстро снизить объем выбросов углекислого газа в атмосферу. Правда, и этого может быть недостаточно для того, чтобы остановить разогрев Земли. Некоторые климатологи считают, что уже сейчас человечество находится у точки невозврата, когда нужно уже не только сокращать выбросы, но и удалять парниковые газы из атмосферы. В противном случае точка невозврата будет действительно пройдена и делать что-то либо будет невозможно.

Для того, чтобы это сделать, нужно предпринимать следующие действия: восстанавливать лесные массивы, обрабатывать почву специальными методами, изымать углекислый газ из атмосферного воздуха и прочее. Но для того, чтобы снизить ограничение в пределах примерно 2 градусов, необходимо научиться уже к 2050 году каждый год удалять из атмосферы около 11 млрд тонн углекислого газа для компенсации эмиссии. А это сделать либо трудно, либо вообще нельзя. Чтобы

Программное обеспечение TSF вне ядра состоит из доверяемых приложений, которые используются, чтобы реализовать функции безопасности. Обратите внимание на то, что совместно используемые библиотеки, включая модули PAM в некоторых случаях, используются доверяемыми приложениями. Однако, не существует экземпляра, где сама совместно используемая библиотека рассматривается как доверяемый объект. Доверяемые команды могут быть сгруппированы следующим образом.

• Системная инициализация
• Идентификация и аутентификация
• Сетевые приложения
• Пакетная обработка
• Управление системой
• Аудит пользовательского уровня
• Криптографическая поддержка
• Поддержка виртуальной машины

Компоненты исполнения ядра могут быть разделены на три составляющие части: основное ядро, потоки ядра и модули ядра, в зависимости от того, как они будут выполняться.

• Основное ядро включает код, который выполняется, чтобы предоставить услугу, такую как обслуживание системного вызова пользователя или обслуживание события исключения, или прерывание. Большинство скомпилированного кода ядра подпадает под эту категорию.
• Потоки ядра. Чтобы выполнить определенные стандартные задачи, такие как очистка дисковых кэшей или освобождение памяти, путем выгрузки неиспользованных страничных блоков, ядро создает внутренние процессы или потоки. Потоки запланированы точно так же, как обычные процессы, но у них нет контекста в непривилегированном режиме. Потоки ядра выполняют определенные функции языка C ядра. Потоки ядра размещены в пространстве ядра, и работают только в привилегированном режиме.
• Модуль ядра и модуль ядра драйверов устройств — фрагменты кода, которые могут быть загружены и выгружены в и из ядра по мере необходимости. Они расширяют функциональные возможности ядра без необходимости перезагружать систему. После загрузки объектный код модуля ядра может получить доступ к другому коду ядра и данным таким же образом, как статически скомпонованный код объекта ядра.

Ядро состоит из логических подсистем, которые обеспечивают различные функциональные возможности. Даже при том, что ядро — единственная исполняемая программа, различные сервисы, которые оно предоставляет, могут быть разделены и объединены в разные логические компоненты. Эти компоненты взаимодействуют, чтобы обеспечить определенные функции. Ядро состоит из следующих логических подсистем:

• Файловая подсистема и подсистема ввода-вывода : Эта подсистема реализует функции, связанные с объектами файловой системы. Реализованные функции включают те, которые позволяют процессу создавать, поддерживать, взаимодействовать и удалять объекты файловой системы. К этим объектам относятся регулярные файлы, каталоги, символьные ссылки, жесткие ссылки, файлы, специфичные для определенных типов устройств, именованные каналы и сокеты.
• Подсистема процессов : Эта подсистема реализует функции, связанные с управлением процессами и управлением потоками. Реализованные функции позволяют создавать, планировать, исполнять и удалять процессы и субъекты потоков.
• Подсистема памяти : Эта подсистема реализует функции, связанные с управлением ресурсами памяти системы. Реализованные функции включают в себя те, которые создают и управляют виртуальной памятью, включая управление алгоритмами разбивки на страницы и таблицами страниц.
• Сетевая подсистема : Эта подсистема реализует сокеты UNIX и Интернет-домена, а также алгоритмы, используемые для планирования сетевых пакетов.
• Подсистема IPC : Эта подсистема реализует функции, связанные с механизмами IPC. Реализованные функции включают в себя те, которые упрощают управляемый обмен информацией между процессами, позволяя им совместно использовать данные и синхронизировать их выполнение при взаимодействии с общим ресурсом.
• Подсистема модулей ядра : Эта подсистема реализует инфраструктуру, позволяющую поддерживать загружаемые модули. Реализованные функции включают загрузку, инициализацию и выгрузку модулей ядра.
• Расширения безопасности Linux : Расширения безопасности Linux реализуют различные аспекты безопасности, которые обеспечиваются для всего ядра, включая каркас Модуля безопасности Linux (Linux Security Module, LSM). Каркас LSM служит основой для модулей, позволяющей реализовать различные политики безопасности, включая SELinux. SELinux — важная логическая подсистема. Эта подсистема реализует функции мандатного управления доступом, чтобы добиться доступа между всеми предметами и объектами.
• Подсистема драйвера устройства : Эта подсистема реализует поддержку различных аппаратных и программных устройств через общий, не зависящий от устройств интерфейс.
• Подсистема аудита : Эта подсистема реализует функции, связанные с записью критических по отношению к безопасности событий в системе. Реализованные функции включают в себя те, которые захватывают каждый системный вызов, чтобы записать критические по отношению к безопасности события и те, которые реализуют набор и запись контрольных данных.
• Подсистема KVM : Эта подсистема реализует сопровождение жизненного цикла виртуальной машины. Она выполняет завершение инструкции, используемое для инструкций, требующих только небольших проверок. Для любого другого завершения инструкции KVM вызывает компонент пространства пользователя QEMU.
• Крипто API : Эта подсистема предоставляет внутреннюю по отношению к ядру криптографическую библиотеку для всех компонентов ядра. Она обеспечивает криптографические примитивы для вызывающих сторон.

Ядро — это основная часть операционной системы. Оно взаимодействует непосредственно с аппаратными средствами, реализует совместное использование ресурсов, предоставляет общие сервисы для приложений, и предотвращает прямой доступ приложений к аппаратно-зависимым функциям. К числу сервисов, предоставляемых ядром, относятся:

1. У правление выполнением процессов, включая операции их создания, завершения или приостановки и межпроцессоного обмена данными. Они включают:

• Равнозначное планирование процессов для выполнения на ЦП.
• Разделение процессов в ЦП с использованием режима разделения по времени.
• Выполнение процесса в ЦП.
• Приостановка ядра по истечениии отведенного ему кванта времени.
• Выделение времени ядра для выполнения другого процесса.
• Перепланирование времени ядра для выполнения приостановленного процесса.
• Управление метаданными, связанными с безопасностью процесса, такими как идентификаторы UID, GID, метки SELinux, идентификаторы функциональных возможностей.

• Разрешение, выдаваемое ядром для процессов, на совместное использование части их адресного пространства при определенных условиях; однако, при этом ядро защает собственное адресное пространство процесса от внешнего вмешательства.
• Если система испытывает нехватку свободной памяти, ядро освобождает память путем записи процесса временно в память второго уровня или раздел подкачки.
• Согласованное взаимодействие с аппаратными средствами машины, чтобы установить отображение виртуальных адресов на физические адреса, которое устанавливает соответствие между адресами, сгенерированными компилятором, и физическими адресами.

• Установление ограничений для ресурсов, сконфигурированных приложением эмуляции для данной виртуальной машины.
• Запуск программного кода виртуальной машины на исполнение.
• Обработка завершения работы виртуальных машин или путем завершения инструкции или задержкой завершения инструкции для эмуляции пространства пользователя.

• Выделение вторичной памяти для эффективного хранения и извлечения пользовательских данных.
• Выделение внешней памяти для пользовательских файлов.
• Утилизация неиспользованного пространства для хранения данных.
• Организация структуры файловой системы (использование понятных принципов структурирования).
• Защита пользовательских файлов от несанкционированного доступа.
• Организация контролируемого доступа процессов к периферийным устройствам, таким как терминалы, лентопротяжные устройства, дисководы и сетевые устройства.
• Организация взаимного доступа к данным для субъектов и объектов, предоставление управляемого доступа, основанного на политике DAC и любой другой политике, реализуемой загруженной LSM.

Библиографическое описание: Вент К. Э., Макеева О. Н. О процессах таяния снега и кристаллизации воды под воздействием пищевых добавок // Юный ученый. — 2017. — №2. — С. 105-108..03.2019).



В повседневной жизни мы не редко сталкиваемся с явлениями фазового перехода. За этим научным терминов скрываются, например, процессы замерзания и таяния воды, которые мы не раз наблюдаем на улице, в прихожей, в холодильнике и т. д. Конечно, упомянутые явления не исчерпываются этим списком, но мы хотим рассмотреть именно те, которые наблюдал каждый из нас, и которые оказывают большое влияние на нашу жизнь.

Я решил изучить эти процессы, чтобы донести эту информацию до одноклассников и рассказать какие существуют пищевые добавки, которые влияют на скорость таяния и замерзания, чтобы расширить их и свой кругозор.

Объект исследования является процесс фазовых переходов

Предмет исследования является процесс таяния снега и кристаллизации воды в домашних условиях под воздействием пищевых добавок

Цель работы заключается в изучении процессов кристаллизации и таяния воды под действием пищевых добавок.

В основу работы была положена гипотеза о том, чтолюбое из рассмотренных веществ, растворенных в воде, влияет на её скорость замерзания и таяния. А значит, их можно использовать в быту в качестве размораживателей, антифризов или даже наоборот ускорителей замерзания.

Для реализации выдвинутой гипотезы необходимо решить следующие задачи:

1. выяснить какой из водных растворов (лимонной кислоты, пищевой соды, поваренной соли и сахара) дольше замерзает;
2. выявить какая из пищевых добавок лучше способствует таянию снега.

Для решения поставленных задач использованы следующие методы исследования :

– изучение источников информации;

– эксперимент;

– наблюдение;

– обобщение.

Для того, чтобы нами были достигнуты поставленные цели, необходимо выдвинуть и построить план работы. Исследование проходило в несколько этапов:

1 этап: изучение научной литературы

2 этап: проведение практических опытов.

3 этап: анализ и обобщение опытно-экспериментальной работы, оформление исследовательской работы.

Практическая значимость работы очевидна. Люди часто и давно используют различные способы, чтобы растаять замерзшую воду. Физические способы не всегда подходят. Они часто требуют дорогостоящего оборудования, большого расхода энергии или имеют еще какие-то ограничения. Нельзя обогреть все дороги, ступеньки, замки. Поэтому для данных задач используют химические методы. Но если для решения больших, общих проблем люди строят специальную инфраструктуру и достаточно хорошо научились их решать, то отдельный человек может столкнуться с весьма неожиданными трудностями. Речь идет не только о достаточно распространённых случаях, когда люди не могут оттаять стекло или открыть дверь своей машины, но и про способы разморозить холодильник с труднодоступными воздуховодами или сделать не замерзающим бетон или затирку для срочного ремонта. Сталкиваясь с такой необычной проблемой, человек начинает перебирать возможные варианты и останавливается на пищевых добавках. Действительно, химических веществ, представленных в аптечке, как правило, мало, а бытовая химия обладает большим количеством побочных свойств: их водные растворы скользкие, вредные при попадании в организм человека и домашних животных.

Нам нужно рассмотреть самые распространённые пищевые добавки. Как они будут замерзать, и как будет таять снег под их воздействием. Многие знают, что поваренная соль способствует понижению температуры замерзания воды, но вдруг она будет недоступна или будут ограничения (например, химические) по её использованию.

Для подготовки опытов мы будем пользоваться объемной мерой пищевых добавок: чайная ложка. Это наиболее доступная мера. Как правило, в быту именно чайными ложками пользуется человек. Столовая ложка слишком велика, а десертная не очень распространена. Пользоваться же массовой мерой неудобно, т. к. на кухонных весах измерить малые количества добавок почти невозможно.

Эксперимент № 1 Таяние снега под действием пищевых добавок.

Стаканы взвешиваются для дополнительного контроля, что в них содержится одинаковое количество снега. В стаканы засыпаются реагенты в количестве 2 чайных ложек: 1 - лимонная кислота, 2 - пищевая сода, 3 - поваренная соль, 4 - сахар, 5 - без реагента (контрольный). Стаканы устанавливаются в таз в середину комнаты для исключения влияния воздушных потоков. Каждые 5 минут производится фотографирование вплоть до полного таяния снега в последнем стакане (график № 1)

Рис. 1 Таяние снега под действием пищевых добавок

Видно, что поваренная соль оказалась самым эффективным размораживающим средством из рассмотренных. Остальные пищевые добавки тоже влияют время, которое необходимо для таяния снега. Это время заметно снижается. Лучшей из остальных была лимонная кислота, третьей пищевой добавкой - сахар, потом - сода. Снег, в который мы не добавили никакого реагента, растаял последним.

Выводы: Добавление в снег любых пищевых добавок приводит к ускорению таяния снега. Лучше всего на эту роль подходит поваренная соль.

При смешивании соли со снегом наблюдаются два процесса:

1) разрушение кристаллической решетки соли, который происходит с поглощением тепла;

2) гидратация (взаимодействие воды с химическими соединениями) ионов, который происходит с выделением тепла в окружающую среду.

Для поваренной соли первый процесс превалирует над вторым. Поэтому при смешивании снега с этими солями происходит активный отбор тепла из окружающей среды.

В случае недоступности применения соли подойдет и лимонная кислота, если, конечно, её применение химически безопасно.

Эксперимент № 2 Замораживание растворов пищевых добавок.

В стаканы наливается одинаковое количество воды. Стаканы взвешиваются для дополнительного контроля. В стаканы засыпаются реагенты: 1 - лимонная кислота, 2 - пищевая сода, 3 - поваренная соль, 4 - сахар, 5 - без реагента (контрольный) в количестве 1 чайная ложка. Стаканы устанавливаются на нижнюю полку морозильной камеры холодильника. Настройки морозильной камеры: –26℃. Каждые 30 минут производится фотографирование вплоть до полного замерзания льда в последнем стакане.

(график № 2)

Рис. 2 Замораживание растворов пищевых добавок

Видно, что в данном эксперименте лучшим антифризом оказалась поваренная соль.

Выводы: вода замерзает при температуре 0 градусов. Когда мы добавляем соль, мы получаем соляной раствор, который замерзает при температуре ниже 0.Другими словами, добавление соли к воде снижает точку ее замерзания.

Но некоторые добавки (кислота и сода) заметно улучшают способность воды к замерзанию.

В этой постановке эксперимента было сложно определить момент окончательного замерзания. Следует также отметить, что концентрации пищевых добавок существенно разнились, т. к. в чайную ложку помещается разное кол-во реагента.

В результате проведенных опытов и наблюдений, мы подтвердили первоначальную гипотезу, согласно которой мы выяснили, что любое из рассмотренных веществ, растворенных в воде, влияет на её скорость замерзания и таяния. А значит, их можно использовать в быту в качестве размораживателей, антифризов или даже наоборот ускорителей замерзания. В ходе эксперимента было выявлено несколько сложностей. Для обеспечения повторяемости эксперимента № 1 нужно набрать снег примерно в ту же погоду и той же температуры.

Дальнейшее развитие работы мы видим в следующих направлениях:

1. Исследование других реагентов. В частности тех, что используются в обработке дорог.
2. Исследование разных форм одного и того же реагента (например, соли): концентрированный раствор, крупные кристаллы, мелкие кристаллы, смесь с песком и т. д.
3. Провести эксперименты в естественных условиях.
4. Применить статистические методы анализа. Для чего улучшить средства измерения и повторить эксперименты несколько раз.
5. Применить средства непрерывной видео фиксации.

Литература:

1. Большая энциклопедия школьника. «Планета Земля». «Издательство Росмэн- Пресс», 2001.- 657 с.: А. Ю Бирюкова.
2. Перышкин А. В. Физика 8 кл.: учебник для общеобразовательных учреждений. - М.: Дрофа, 2005г.
3. Словари и энциклопедии на Академике
4. Эллиот Л. И Уилкокс У. Физика, М., 1975г.
5. Энциклопедия юному эрудиту обо всём от А до Я. Москва, «Махаон». 2008