關鍵概念
物理學
溫度
地球科學
引言
您是否想過當外面太冷而無法種植蔬菜時，您吃的蔬菜是從哪裡來的？它們可能從其他國家運到您的城鎮，或者可能是在當地的溫室中種植的。溫室是大型的類似房屋的結構，通常主要由玻璃（或透明塑膠）製成。它們如何保護植物免受寒冷？在這個活動中，您將發現答案——並從太陽中創造一些額外的熱量。
背景
植物不能在所有地方生長。它們的環境必須為其生存提供合適的條件。具體來說，植物需要水、空氣、陽光和適宜的溫度。在冬季，低溫通常是限制植物生長的因素。這就是為什麼古代羅馬人創造人工環境，以便他們可以全年種植蔬菜。如今，許多蔬菜，尤其是西紅柿，都在溫室中種植，溫室覆蓋了裡面的植物。
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溫室基於一種稱為“溫室效應”的物理原理工作。在溫室中，陽光（由不同的波長組成，其中一些波長在可見光和紅外光譜中）會穿過透明的玻璃或塑膠屋頂和牆壁。只有可見光譜中的光線才能穿透溫室，而進入的紅外光（也稱為熱輻射）則被玻璃或塑膠阻擋。在溫室內部，可見光被植物和土壤吸收，並轉化為熱量，然後以紅外輻射的形式從植物和土壤中發射出來。由於熱輻射被玻璃阻擋，大部分無法逃逸，溫室內部的溫度將穩步升高。即使在冬天，溫室中的溫度也足以使蔬菜生長。想親自看看嗎？拿起溫度計，在這個活動中探索溫室效應！您的“溫室”中的溫度有多高？
材料
兩個小型室外溫度計
帶有蓋子的玻璃罐，足夠大以容納一個溫度計
一個陽光充足的工作場所（室外或室內）
計時器或秒錶
準備工作
找到一個至少有30分鐘直射陽光（無陰影）的工作區域。
取出兩個溫度計，並將它們並排放置在陽光下。確保在整個活動過程中沒有陰影投射到溫度計上。
步驟
將計時器設定為五分鐘，並在五分鐘結束後讀取兩個溫度計的溫度。溫度有多高？兩個溫度計的溫度是否大致相同？
將其中一個溫度計放入玻璃罐中並蓋上蓋子。將其再次放在另一個溫度計旁邊，並確保它仍然完全暴露在陽光下。玻璃罐內部的條件與外部的條件有何不同？您認為罐子內部的溫度會發生什麼變化？
讓兩個溫度計在陽光下放置約20分鐘，然後再次讀取溫度。溫度是否發生了變化？如何變化的？罐子內外溫度是否相同？如果不是，哪個溫度計顯示的溫度更高？
為了更好地比較，請計算每個溫度計在測試開始和結束時的溫差。（即，開始時的溫度與20分鐘後的溫度）。每個溫度計的溫度變化了多少度？罐子內部或外部的溫差更高？您能解釋一下您的結果嗎？
額外：您認為當您將溫度計放在陰涼處時，結果會相似嗎？重複此活動，但這次將兩個溫度計（玻璃罐內部和外部）都放在陰涼處。您是否得到相同的結果？20分鐘後您的最終溫度與您在陽光下的結果相比如何？
額外：除了在開始和結束時讀取溫度外，還可以製作一個時間序列，並每五分鐘記錄一次溫度，持續約20至30分鐘。隨著時間的推移，罐子內部的溫度升高與外部的溫度升高有何不同？哪個溫度計的溫度升高更快？
額外：溫室效應是否適用於玻璃以外的其他材料？除了玻璃罐，嘗試將其中一個溫度計放在其他型別的容器中。確保容器是透明的，以便陽光可以照射進來。塑膠的效果與玻璃一樣好嗎？
額外：您之前是否在氣候變化的背景下聽說過溫室效應？地球本身類似於溫室，它會捕獲來自太陽的熱量。正因為如此，我們體驗到了地球上的溫暖溫度。做一些研究以瞭解更多關於它的工作原理。溫室中的溫室效應與地球的溫室效應有何關係？
觀察和結果
只要兩個溫度計都暴露在相同的條件下，它們應該顯示相同的溫度。不同溫度計之間可能會有一些細微的差異，但它們之間的差異不應超過一兩度。一旦將其中一個溫度計放入玻璃罐中，您就將其置於人為環境中。在罐子內部，太陽能產生的熱量無法逸出——玻璃不允許熱輻射透過。由於罐子內部的加熱空氣被困住，因此也沒有氣流。這意味著溫暖的空氣無法與較冷的空氣混合以使其冷卻下來。因此，玻璃罐內部的溫度應該會隨著時間的推移而持續升高。實際溫度取決於您工作場所的陽光照射情況。
20分鐘後，您應該觀察到玻璃罐內部的溫度明顯高於罐子外部的溫度。儘管罐子外部的溫度也會升高，但當未被困住時，太陽光產生的熱能會透過空氣逸出。此外，周圍環境的冷空氣可以與未封閉的溫度計周圍的較熱空氣混合，從而減緩罐子外部的溫度升高。最後，您可能已經注意到玻璃罐內部的溫度可能會變得非常高。為了避免在真正的溫室中出現這種情況，通常透過通風甚至冷卻來控制溫度。
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