Отгадайте загадку:
Он прозрачный невидимка,
Легкий и бесцветный газ.
Невесомою косынкой
Он окутывает нас.
- Пытаются отгадать, отгадывают. Это воздух.
Правильно. А что мы знаем о воздухе?
1. О каких свойствах воздуха говорится в загадке? (Прозрачный, невидим, легкий, бесцветный газ) – первая строка левой части таблицы - СЛАЙД
2. Каким образом можно доказать, что воздух не пустое место? (Помахать руками перед лицом) И что мы почувствуем? (Прикосновение, хотя веер лица не касался. Значит, между веером и нами есть воздух)
3. Как называется воздушная оболочка Земли? (Атмосфера) – вторая строка левой части таблицы - СЛАЙД
4. Какую роль играет атмосфера на нашей планете? (Защищает от перегрева, переохлаждения, падения метеоритов, космических лучей) - третья строка левой части таблицы – СЛАЙД
5. Сможет ли человек прожить без воздуха? (Нет, воздух необходим для дыхания) - четвертая строка левой части таблицы – СЛАЙД
Итак, вот как много мы знаем о воздухе! – СЛАЙД
А сегодня мы познакомимся с воздухом-незнакомцем…
- Заинтересованно: А что это значит? - И проч .
Удивились? Хотите докажу, что воздух до конца вам не знаком?
Соглашаются.
Ну вот, например, вопрос – какие еще есть у воздуха свойства? Или – Как человек использует эти свойства помимо дыхания?...
Не знаем.
Это и станет темой сегодняшнего урока: КАК ЧЕЛОВЕК ИСПОЛЬЗУЕТ СВОЙСТВА ВОЗДУХА. – правая часть таблицы «Хотим узнать» - СЛАЙД
Начнем…
По ходу урока мы будем заполнять схему – «скелет рыбы», - которая напечатана на листах у вас на столе. А первая парта – имена ребят – будут заполнять схему прямо на компьютере.
Голова нашего скелета – наша сегодняшняя тема. Как она звучит? Записываем в верхний треугольник.
- Записывают шапку: Как человек использует свойства воздуха.
На левых веточках мы будем записывать свойства воздуха, на правых – методы использования этих свойств человеком.
Прозрачную стеклянную бутылочку со вставной трубкой опустим в горячую воду (бутылка может заранее находится в горячей воде) и через 1-2 минуты быстро вынем и опустим трубочкой вниз в стакан с подкрашенной водой. Образуется цветной фонтанчик.
Подумайте – почему образуется фонтанчик?
Объясняю: когда мы опустили бутылочку в горячую воду, воздух в ней нагрелся, расширился и вышел из нее – в бутылке образовалось разряженное пространство – и вода стала поступать внутрь.
Итак, какое свойство воздуха мы наблюдали в этом опыте? (Воздух при нагревании расширяется)
Подобное явление мы часто наблюдаем в жизни. Например, костер. (Над костром тепло, рядом с ним не так – это потому, что теплый воздух, т.к. он легче, поднимается вверх, а холодный – опускается вниз.
А где может быть использовано это свойство? (Полет на воздушном шаре)
Заполните схему: свойство – воздух расширяется при нагревании – и где человек использует это свойство.
- Заполняют верхние веточки «скелета».
О каком природном явлении идет речь в загадке?
Пыль поднимает,
Людей с ног сбивает.
Слышишь его,
Да не видишь его.
Что это такое? (Ветер)
Ветер – это ни что иное, как движение воздуха.
Давайте узнаем, как возникает ветер. – Просмотр видеосюжета.
Участки земной поверхности нагреваются солнцем по-разному, поэтом и воздух нагревается неравномерно. В жарком поясе (на Экваторе), где поверхность Земли нагревается быстро, воздух становится легким и поднимается вверх. Постепенно он перемещается к Северному и Южному холодным полюсам. Достигнув широт умеренного пояса, он охлаждается и опускается вниз. Т.Е. ветер дует от менее нагретого участка к более нагретому.
Что происходит с воздушными массами благодаря ветру? (Ветер переносит тепло и влагу по всей поверхности Земли. Без ветра вся суша превратилась бы в пустыню)
Подумайте, как человек заставляет ветер помогать себе?
Ответы: ветряные мельницы, двигатели и электростанции, ветер надувает паруса кораблей.
Записываем свойство – движение воздуха – ветер – и как человек использует это свойство.
Плотность воды – 1000 кг/куб.м
Плотность воздуха – 1,29 кг/куб.м
Что плотнее - воздух или вода?
Можно ли опереться на воду? Казалось бы, нет. НО водному лыжнику это удается… т.к. он развивает достаточную для этого скорость.
А можно опереться на воздух?
Нет.
А если так же, как и в случае с водой, развить достаточную для этого скорость?... Оказывается и это можно. При каких обстоятельствах?
Самолеты и вертолеты.
Записываем: свойство воздуха – какое? – и как человек это свойство использует.
- Самостоятельно формулируют и записывают.
А вот теперь поразмышляйте вот над чем: какие варежки теплей – матерчатые или пуховые? Почему звери и птицы (да и люди) надевают к зиме теплые пушистые шубки? Ну или – зачем снегом укрывают кусты, грядки, поля?
- Рассуждают вслух.
Учебник – стр.26 (2 абзац)…
- Формулируют вместе – воздух обладает еще одним свойством – сохранять тепло, не пропускать холод.
Ищем в тексте – где человек использует это свойство? (рамы в окне, термос, теплые шерстяные вещи) – Заполняем четвертый уровень нашего «скелета».
Заполняют.
Чтобы познакомиться с еще одним свойством воздуха, проведем опыт, который нам предложили в 3-ем задании, стр.26.
Какой вывод? (стр.27)
Как называется это свойство? (Упругость)
Где человек его использует? (Автомобильные шины, мячи, надувные матрацы)
Заполняем пятый уровень «скелета».
Какой вывод можно сделать после заполнения всей схемы?
Люди научились использовать свойства воздуха. Воздух играет большую роль в жизни человека и других организмов.
Запишем это в нижний треугольник – основании нашего «скелета».
Записывают.
Теперь посмотрим, что получилось у первой парты, которая работала с компьютером. – через проектор выводится заполненная ребятами схема – проверка.
Все правильно – у остальных должно быть заполнено точно так же. Эти схемы мы вклеим потом в тетрадь.
Мы с вами увидели, что воздух обладает очень важными свойствами, необходимыми человеку, всем живым организмам, всей нашей планете.
Давайте попробуем вместе составить известный нам уже синквейн на эту тему. Пример:
Воздух.
Невидимый, полезный.
Перемещается, расширяется, греет.
Очень интересная и полезная информация.
Жизнь.
Что ж, урок подошел к концу. Спасибо вам ребята, было очень приятно с вами работать. До свидания.
Урок 22. Как человек использует свойства воздуха
Цели:
Сформировать понятие о воздухе и его свойствах.
Ход урока:
АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ
Отгадай загадку.
Он прозрачный невидимка,
Лёгкий и бесцветный газ,
Невесомою косынкой
Он окутывает нас.
(воздух)
Сегодня мы будем говорит о воздухе и его свойствах.
ВСПОМИНАЕМ ТО, ЧТО ЗНАЕМ
Вопрос 1. Какими способами можно доказать, что воздух - не пустое место?
Самый простой способ состоит в том, чтобы продемонстрировать его наличие. Для этого надо помахать веером перед лицом. Мы почувствуем лёгкое прикосновение, хотя веер нас не касался. Значит, между веером и лицом есть какое-то тело. Это воздух. Другой способ: можно взять шприц без иглы, заткнуть его конец и попытаться нажать на поршень. Его движению будет препятствовать воздух в шприце.
Вопрос 2. Как называется воздушная оболочка Земли?
Атмосфера.
Вопрос 3. Как используют воздух животные и растения?
Все живые организмы дышат, используя кислород воздуха. Растения используют воздух для поглощения углекислого газа, используемого в фотосинтезе. Воздух образует оболочку, окружающего Землю и защищающую её.
РЕШАЕМ ПРОБЛЕМУ, ОТКРЫВАЕМ НОВЫЕ ЗНАНИЯ
Воздух и свойства воздуха
Воздух — это смесь газов: азота, кислорода, углекислого газа и других.
Газы не имеют формы. Они распространяются во все стороны и заполняют весь доступный объём.
Воздушная оболочка Земли — атмосфера — защищает нас от губительных космических лучей, от перегрева теплом, исходящим от Солнца, от переохлаждения.
Слои атмосферы:
Воздух необходим всему живому для дыхания и для создания органических веществ.
Какие свойства имеет воздух?
О свойствах поподробнее.
Сейчас вы видите все то, что вокруг вас: стены, компьютер, шкаф, за окном - дома, деревья, облака. А можем ли мы видеть воздух? Верите мне, что воздух находится вокруг нас повсюду? Есть ли он вообще? Может, его придумали? Докажем это?
Исследование 1 .
Возьмите соломинку и опустите ее в стакан с водой. Слегка подуйте в соломинку. Что появилось? Появятся пузырьки воздуха.
Вывод: При помощи зрения воздух всё же можно обнаружить в некоторых случаях.
Посмотрите на комнатные растения. Какого они цвета? А ваши стены? А как вы думаете, какого цвета воздух?
Открываем первое свойство воздуха:
воздух невидимый и бесцветный
.
Исследование 2 . А сейчас вдохните глубоко, что вы почувствовали?… Пахнет чем-нибудь воздух? А как же запахи в кондитерской, аптеке? … Запах, мы ощущаем, когда частицы вещества попадают к нам в нос.
Вывод: Чистый воздух запаха не имеет .
Исследование 3 . Можно ли попробовать воздух на вкус? Лизните его. Какое свойства воздуха мы откроем?
Вывод: воздух не имеет вкуса
Исследование 4. Возьмите в руки книгу. Какой она формы? А теперь попробуйте взять в руки воздух. Получилось? Имеет ли воздух форму?
Вывод: воздух не имеет форму.
Исследование 5. Воздух упругий
Возьмите мяч, сожмите его руками. Ударьте мячом об пол. Что наблюдаете? Какое свойство воздуха обнаружилось?
Теперь посмотрите на эти два шарика. Какой из них более упругий? Почему?
Могу ли я сделать первый шарик таким же упругим, как и второй? Что для этого нужно сделать?…. Верно, добавить воздуха. А что происходит с шариком, когда мы добавляем воздух?…… (Воздух сжимается).
У вас, наверняка, есть велосипед. Какое свойство воздуха используется при накачивании насосом камеры колеса велосипеда? ….. также прыжки на спортивных велосипедов делают как раз из-за воздуха в шинах.
А где еще используется это свойство?…..
Исследование 6. Воздух легче воды, то есть менее плотный, чем вода.
Наберите в чашку воды. Попробуйте утопить в ней теннисный шарик. Что наблюдаете? Какое свойство воздуха обнаружили?
Вот почему вы не боитесь плавать, надев спасательный круг.
Исследование 7. Воздух — плохо проводит тепло.
Почему в домах в окна вставляют двойные рамы? Что находится между рамами? Какое свойство воздуха здесь проявляется?
Верно, между этими двойными стеклами находится воздух, который не пропускает холод и дома становится гораздо теплее. Так как воздух имеет низкую плотность, он плохо проводит тепло.
Если воздух плохо проводит тепло, почему земля под снегом остается теплой, и корни растений не замерзают? Ч то же греет землю, снег ли?….
Между снежинками — воздух, он не пропускает холод.
Подумайте, как сидят птички, когда на улице мороз? Почему?…. А что происходит с мехом животных к зиме?…
Мех животных, перья птиц сами по себе не греют, а греет воздух, находящийся между ними. Когда холодно, звери поднимают шерсть, птицы хохлятся, а человек надевает тёплый свитер, шубу.
Исследование 8. При нагревании расширяется
Почему люди в бане поднимаются на полок, ближе к потолку, чтобы попариться? Почему батареи в комнатах устанавливают внизу, под окном? Что происходит с горячим воздухом?
Да, когда воздух нагревается, воздух расширяется, то есть становится легче и поднимается вверх.
Теперь вы сможете объяснить по какому принципу летает воздушный шар?
Пора передохнуть. Физкультминутка для глаз! Береги зрение!
А может ли быть одинаковая температура: днем и ночью? зимой и летом?
Что происходит с нагревшимся воздухом? (Поднимается). Что занимает освободившееся место? (Холодный воздух).
А это значит, на Земле происходит постоянное перемещение воздуха, а попросту дует ветер.
Ветер — это движение воздуха.
Ветра приносят и пользу и вред.
Представьте на минуту, что на Земле нет ветра. Нет ветра в нашем промышленно развитом городе, где есть заводы, фабрики, шахты. Что произойдет?
Трубы от заводов и фабрик выбрасывают дым высоко в небо. Там на высоте дуют мощные ветры. Они подхватывают клубы дыма и рвут их в клочья, развеивают, смешивают с чистым воздухом, быстро снижают опасность ядовитых газов. Высокие трубы отводят беду от живущих поблизости людей.
Есть ветра, которые приносят много бед.
Как использует человек свойства воздуха
Человек издавна научился использовать силу воздуха, как источник энергии.
Он изобрел парус
, который позволил ему отправиться в путешествие.
Уже 2-3 тысячи лет назад египтяне плавали по Средиземному морю на вполне совершенных парусных судах.
В Средние века строились ветряные колеса
для работы по хозяйству.
Одним из способов передвижения по воздуху - воздушный шар, заполненный более легким, чем воздух газом или просто нагретым воздухом. Началом эры воздухоплавания следует считать 1783 год, когда братья Монгольфье поднялись в воздух на воздушном шаре, заполненном горячим воздухом.
На воду нельзя надёжно опереться — она жидкая. Однако водному лыжнику это удаётся, если развить достаточную скорость. Воздух — ещё менее плотный, чем вода. Но если развить большую скорость, то оказывается на него можно опереться. Это открытие позволило создать более совершенные летательные аппараты.
Возможность передвижения по воздуху летательных аппаратов связана с тем, что воздух обладает выталкивающей силой. Например, если заполнить воздушный шарик более лёгким газом — водородом, то они полетят вверх.
Все мы понимаем, что воздух нашей планете просто необходим. Его следует беречь!
ПЕРВИЧНОЕ ЗАКРЕПЛЕНИЕ
Воздух - это смесь газов: азота, кислорода, углекислого газа и других. Газы не имеют формы. Они распространяются во все стороны и заполняют весь доступный объем.
Воздушная оболочка Земли - атмосфера.
Люди научились использовать воздушное пространство, силу ветра, свойства воздуха и его составных частей.
ПРИМЕНЯЕМ НОВЫЕ ЗНАНИЯ
ОТВЕТЬ НА ВОПРОСЫ В УЧЕБНИКЕ НА СТР.91
ЕСЛИ ВОЗНИКНУТ ПРОБЛЕМЫ, ТЫ МОЖЕШЬ НАЙТИ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ В МАТЕРИАЛАХ ЭТОГО УРОКА. ЖЕЛАЮ УДАЧИ!
ВОЗМОЖНЫЕ ОТВЕТЫ НА ЗАДАНИЯ РАБОЧЕЙ ТЕТРАДИ
Задание 1. Рабочая тетрадь стр.34
Задание 2. Рабочая тетрадь стр.34
Задание 4. Рабочая тетрадь стр.35
С помощью каких сооружений используют силу ветра?
Силу ветра используют с помощью паруса, ветряной мельницы, ветряного колеса, воздушного змея.
Задание 5. Рабочая тетрадь стр.35
Задание 7. Рабочая тетрадь стр.35
Какая сила поднимает в воздух воздушные шары?
Воздушные шары поднимает в воздух выталкивающая сила.
ТЕПЕРЬ ТЫ ГОТОВ К ВЫПОЛНЕНИЮ ДОМАШНЕЙ РАБОТЫ В РАБОЧЕЙ ТЕТРАДИ. ЖЕЛАЮ УДАЧИ!
Уже многие миллиарды лет наша Земля, окружённая слоем воздуха, совершает свой бесконечный бег вокруг Солнца.
Этот слой воздуха называется атмосферой. Его толщина достигает 300 км. Атмосфера как прозрачное, невидимое покрывало, окутывает нашу Землю. А что такое воздух, каковы его свойства и роль в жизни на Земле?
Где находится воздух и зачем он нам нужен
Воздух заполняет все свободные места, и даже самые маленькие щели.
Прозрачный стакан только кажется пустым. Попробуйте, медленно наклоняя его, погружать в воду. По мере заполнения стакана водой, из него крупными пузырями будет выходить воздух.
Какова же роль воздуха в жизни на нашей планете:
- Без воздуха жизнь на Земле была бы невозможна. Без пищи человек может продержаться несколько недель, без воды – несколько дней, а без воздуха всего несколько минут. Попробуйте перестать дышать на какое-то время. Уже через несколько секунд вы почувствуете, как нуждаетесь в глубоком вдохе. Точно также воздух необходим и животным.
- А ещё воздух помогает нам общаться. Издаваемые звуки приводят в колебание воздух. Рождающиеся звуковые волны заставляют колебаться барабанную перепонку в ушах. Колебания передаются в головной мозг, который воспринимает их как звук. На Луне нет атмосферы, поэтому там царит абсолютная тишина. А общаться можно только с помощью специальных устройств или жестами.
- В огромном воздушном океане рождаются ветры и облака, грозы и полярные сияния. Он оберегает нас от метеоритов, опасного ультрафиолетового и теплового излучения, исходящего от Солнца. Благодаря этой воздушной «шубе», не страшен Земле и космический холод.
- Благодаря воздуху небо бороздят самолёты, вертолёты, висят громадные дирижабли. В голубом небе совершают свой полёт птичьи стаи, неподвижно парят громадные птицы - охотники. Подъёмная сила, удерживающая их в полёте, возникает за счёт обтекания воздухом изогнутых поверхностей их крыльев.
- Рыбы, благодаря жабрам, умеют дышать воздухом, содержащимся в воде.
Воздушный океан, окружающий нашу планету, удерживается силами земного тяготения. Если бы Земля потеряла свою воздушную оболочку, то превратилась бы в безжизненную, лишенную растительности, пустыню.
Из чего состоит воздух
Только два века назад учёные узнали, что воздух - это смесь из нескольких газов: азота, кислорода и углекислого газа. Атмосфера есть и у других планет: , и у огромных планет-гигантов. Марс и Венера во многом похожи на Землю, однако жизни на них нет, поскольку другой состав атмосферы.
Наиболее важен для дыхания кислород. Без него мы не можем получить из пищи необходимую для жизни энергию. При физической работе и занятиях спортом мы дышим глубже и чаще, чтобы восполнить затрачиваемую для этой деятельности энергию.
Есть простой опыт, который позволяет получить кислород даже дома. В пробирку насыпаем обычной марганцовки (примерно 1/4). Закрепляем в вертикальном положении над огнём газовой конфорки или спиртовки. Выдерживаем 1-2 минуты и подносим к её открытому концу тлеющую лучину. Лучина ярко вспыхивает. Выделяющийся при нагревании газ поддерживает горение он и называется кислородом.
А в следующем опыте мы получим углекислый газ, который не поддерживает горение. Две свечки разной высоты устанавливаем в коробочку с раствором лимонной кислоты (уксуса). Зажигаем их. Затем в раствор аккуратно добавляем соду. Происходит достаточно бурная реакция. Свечи поочередно гаснут. Вначале маленькая, затем более высокая. Более низкая свечка погасла первой, значит, углекислый газ тяжелее кислорода и он скапливается внизу.
С поверхности всех водоёмов, почвы и растительности происходит постоянное испарение воды. Поэтому в воздухе всегда содержаться водяные пары. От их количества зависит влажность воздушных масс, формирование облаков и дождевых туч.
Каковы свойства воздуха?
Ответить на этот вопрос нам помогут следующие рассуждения:
- Имеет ли воздух цвет? Нет, воздух прозрачен. Если бы он имел цвет, то окрашивал бы окружающие растения и предметы.
- Почему же небо голубое? Дело в том, что солнечный свет состоит из 7 цветов как в радуге. Проходя через атмосферу, голубой цвет усиливается. Его - то мы и видим.
- Если взять 2 резиновых шарика и надуть их (до одинаковых размеров), они примут круглую форму. Значит, давление вдуваемого воздуха передалось по всем направлениям одинаково.
- А теперь поместите один из надутых шариков в холодильник, а другой в ведро с тёплой водой. Через 10-15 минут охлаждённый шарик уменьшится в размерах, а нагретый - увеличится. Следовательно, воздух при нагревании расширяется, а при охлаждении сжимается.
- Если у вас дома найдется шприц без иголки, зажмите его носик пальцем, и попробуйте поршнем сжимать воздух в шприце. Объем воздуха заметно уменьшится. Отпустите поршень - объем воздуха станет прежним. Следовательно, воздух упруг.
- В морозную погоду люди надевают шубы и тёплые пальто, а птицы взъерошивают свои перья, чтобы задержать воздух между ворсинками и перышками. Потому что воздух - плохой проводник тепла. Поэтому растения, под снежным одеялом, не замерзают даже в сильные холода.
Все эти замечательные свойства воздуха человек научился использовать в повседневной жизни. Вспомним упругие шины автомобилей и велосипеда, насосы и многие другие изобретения человечества. Воздух заставляет мчаться по волнам лёгкие яхты и огромные парусные корабли, вращает крылья ветряных мельниц, а своей заставляет подпрыгивать мяч.
Где самый чистый и полезный воздух
Для нашего дыхания нужен чистый воздух с достаточным содержанием кислорода. Но в городах, где все дороги забиты автомобилями, воздух загрязнен их выхлопными газами. Добавляют загрязнения и выбросы из заводских труб. Иногда они образуют вредный смог, который как тучи нависает над городом, мешая дышать.
Зато в лесах и парках дышится очень легко, потому что наши зелёные помощники поглощают вредный углекислый газ, а выделяют кислород. Вырабатывают кислород и морские водоросли, поэтому воздух на морском побережье так целебен.
Но сейчас люди стараются уменьшить вредные выбросы в атмосферу. Создаются автомобильные двигатели, работающие на электрической и даже солнечной энергии. Вместо дымящих труб тепловых строят атомные и солнечные электростанции.
Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя
Без воздуха человек не может жить, и не только человек — любое животное и растение без воздуха погибают. Человеку и животным нужен для дыхания, а растения используют находящийся в нем углекислый газ для питания и выработки кислорода. Мы дышим в любом состоянии — когда мы бодрствуем, спим, даже когда находимся в бессознательном состоянии. Человек перестает дышать только с наступлением смерти.
Незаметно для себя мы вдыхаем громадное количество воздуха: в сутки мы вдыхаем около 5 килограмм! Это составит в год почти 2 тонны. Так что каждый из нас за всю свою жизнь вдыхает в себя огромную массу воздуха. Например, кто прожил 50 лет, тот уже вдохнул в себя 100 тонн воздуха!
Для чего же человеку нужен воздух и какие его свойства жизненно важны? Когда человек делает вдох, с воздухом он получает нужные для работы организма вещества, а ненужные ему или вредные составляющие воздуха выдыхает обратно.
Какие же составляющие воздуха полезны для организма и какие бесполезны? Чтобы это понять, нужно заметить следующее: то, что мы называем воздухом, это есть ничто иное, как смесь газов, основные из которых это кислород и азот. Кислород и азот, также как и воздух, не имеют ни вкуса, ни цвета; потому мы их и не замечаем глазом, обонянием или осязанием. Кислород составляет одну пятую часть воздуха (приблизительно), а азот составляет остальные четыре пятых. Эти два газа имеют совершенно различное значение для организма человека. Азот сам по себе не нужен для организма человека, а кислород, напротив, необходим. Вдыхая воздух, мы вдыхаем кислород и азот; во время выдыхания мы весь азот отдаем обратно, а кислород по большей части организм усваивает с помощью легких для поддержания жизни. Именно кислород необходим для жизнедеятельности человека.
Подобно человеку, кислород нужен для дыхания всем животным. Жизнь каждого животного поддерживается кислородом воздуха и без него оно погибает. Только благодаря ему существует органическая жизнь на земле. Но кроме того, кислород воздуха имеет еще очень важное значение: он поддерживает горение. Если из воздуха удалить кислород, то в таком воздухе горение будет невозможно.
В кузнечной печи, где горят угли, с помощью мехов с силой вдувается воздух; кислород воздуха взаимодействует с углями и огонь усиливается; чем больше больше кислорода будет подано к углям, тем сильнее будет огонь. По той же причине на заводах посредством высоких труб увеличивают тягу; чем больше воздуха поступит в топку, тем больше кислорода попадет туда и тем сильнее будет огонь. Для той же цели, когда устанавливают печь или камин, для увеличения тяги ставится труба.
Если зажечь свечу и покрыть его банкой или стаканом (вверх дном), то свеча сперва будет гореть, а когда весь находящийся в замкнутом объеме кислород израсходуется, свеча погаснет.
На поддержание органической жизни на земле и на горение расходуется много кислорода из воздуха, и даже появлялись опасения, что воздух от этого будет становиться беднее кислородом, и что придет время, когда кислорода не хватит для жизни человечества. Но к счастью этого не произойдет, о решении этой проблемы позаботилась сама природа.
Человек и животные поглощают из воздуха кислород, я растения выделяют из себя кислород и, таким образом, они пополняют убыль кислорода в воздухе. Человек и другие животные при выдыхании выделяют из себя углекислый газ, весьма вредный для организма, а растения как раз поглощают его, и тем самым очищают воздух от углекислого газа, вырабатывая необходимый всем живым существам кислород. Так мир животных и мир растений служат поддержкой друг для друга. На этом примере мы имеем возможность убедиться, как целесообразно и гармонично все устроено в природе.
Примеси воздуха: Микробы, Пыль, Вирусы.
Главнейшие составные части воздуха - кислород и азот; как мы уже писали, кислород составляет около одной пятой части воздуха, а азот около четырех пятых. Но в составе воздуха есть и другие вещества.
Воздух всегда содержит в себе некоторое количество влаги в виде паров ; так, например, комната, имеющая площадь 10 кв.метров, может содержать около 1 килограмма водяных паров, невидимых дли глаза; это значит, что если весь пар, заключенный в комнате, собрать и обратить в воду, то получится 1 литр воды. Если зимой, например, с холода войти в теплое помещение, то очки сразу покрываются мелкими водяными капельками (конденсатом); причиной этому находящийся в воздухе водяной пар, который, как роса, осел на стеклах очков. Летом количество пара в кубическом метре воздуха может быть в 10 раз больше, чем зимой.
Кроме того, в воздух входит незначительное количество углекислого газа (а именно на 10000 частей воздуха приходится 3 части углекислого газа); однако этот газ играет очень большую роль в природном балансе. Человеческий организм вырабатывает большое количество углекислого газа и выделяет его из себя во время выдыхания воздуха. Воздух, выдыхаемый человеком, содержит более 4 процентов углекислого газа. Такой воздух уже не годится для дыхании. Вообще воздух, который содержит более 5 процентов углекислого газа, действует на человека отравляющим образом; человек долго не может находиться в таком воздухе - наступит смерть.
Также воздух, особенно в крупных городах, заражен различными бактериями, их называют часто микробами, и вирусами. Это мельчайшие невидимые живые существа; их можно видеть только с помощью микроскопа, увеличивающего в сто или тысячу раз. В благоприятной среде они размножаются чрезвычайно быстро и это размножение происходит весьма просто. Живой микроб посредине своего тела суживается и наконец, делится пополам; таким образом, путем простого деления из одного микроба получается два. Вследствие способности так быстро размножаться, бактерии и вирусы являются главным врагом человечества. Многие наши болезни от простуды и гриппа до СПИДа происходят именно от вирусов и микробов. Эти существа в огромном количестве носятся и воздухе и разносятся ветром во все стороны, они находятся и в воде и в земле. Мы их вдыхаем или глотаем сотнями и тысячами, и если они найдут в человеке благоприятную почву для своего размножения, то болезнь готова: является жар, слабость, и разные неприятные симптомы. Иногда эти бактерии и вирусы незаметно, медленно, даже не причиняя особых болей, но систематически подтачивают здоровье и разрушают организм, приводя к смерти, как при туберкулезе или СПИДе.
В комнатной пыли бактерии находят благоприятную почву для своею размножения. Эта пыль всегда поднимается с пола и заполняет комнаты. Обычно мы эту пыль не видим; но иногда летом, когда солнечные лучи входят в окно, легко в солнечных лучах заметить, как миллионы пылинок носятся в воздухе. Откуда берется комнатная пыль? Мы ее с собой приносим с улицы на ногах, пыль входит и через окна и двери; кроме того, мельчайшие частицы отрываются от пола и от разных предметов. Эту пыль мы вдыхаем; она ложится на наших легких; ослабляет наше здоровье и незаметно дли нас сокращает нашу жизнь.
Пыль в атмосфере имеет разнообразное происхождение; пыль поднимается с ветром; дым из труб, продукты извержений из и прочее, все это ветром смешивается и разносится на сотни, иногда и тысячи километров по земной поверхности.
В местах, покрытых лесом, воздух чище, так как лес своей листвой как фильтром очищает воздух и, кроме того, лес задерживает ветер, разносящий пыль. В верхних слоях воздух чище, так как земная пыль туда ветром заносится меньше. В горных местностях воздух также намного здоровее. Поэтому санатории для больных устраиваются преимущественно на возвышенной, лесистой местности. Возле морей воздух также отличается чистотой и повышенной влажностью, и полезен для больных, например, астмой.
Вес воздуха
Если мы хотим поднять какой-нибудь предмет, например гирю, камень или доску, мы должны приложить для этого некоторое усилие потому, что сила притяжения земли действует на него. Одни тела притягиваются землей больше, другие меньше, иначе говоря, одни тела весят больше, другие меньше. Вес тела и есть та сила, с которой тело притягивается землей. Итак, все тела обладают весом.
Но обладает ли весом воздух? То, что камень имеет вес, мы можем почувствовать взяв его рукой, но вес воздуха мы почувствовать не можем. Однако, легко сообразить, что если бы воздух не имел никакого веса т.е. если бы земля не притягивала его к себе, то воздух не удерживался бы на поверхности земли, и рассеялся бы к бесконечном мировом пространстве, и никакой жизни на Земле не было бы. Но земной шар притягивает к себе свою воздушную оболочку, т.е. атмосферу, а значит воздух имеет вес.
Но как узнать, сколько весит воздух? Если мы хотим, например, узнать, сколько весит вода, размещенная в бутылке, то мы взвесим сначала бутылку вместе с водой, узнав, сколько весит полная бутылка, мы затем взвешиваем пустую бутылку; далее вычитая вес пустой емкости из веса полной, мы найдем чистый вес воды в одной бутылке.
Тем же путем поступают для нахождения веса воздуха. Берется стеклянный сосуд, снабженный краном, и взвешивается вместе с находящимся там воздухом. После этого, с помощью особого прибора — воздушного насоса из этого сосуда выкачивают весь воздух, и сосуд закрывается краном так, чтобы в него не мог попасть воздух снаружи. Этот сосуд, уже лишенный содержавшегося в нем воздуха, вновь взвешивается. Оказывается, теперь вес стал меньше. Вот, разница на сколько уменьшится вес и показывает, сколько весил воздух, который был в этом сосуде.
Таким образом в результате экспериментов было выяснено, что вес 1м 3 воздуха равна 1,225 кг при нормальных условиях (нормальными условиями считаются барометрическое давление 760 мм рт. ст. и +15°С ). Температура и атмосферное давление сильно влияют на вес воздуха, так при том же давлении, но температуре +35°С вес кубического метра воздуха составит 1,1455 кг.
Расширение воздуха при нагревании
Все тела от нагревания расширяются - одни тела больше, другие меньше; это расширение очень незначительно, и мы обычно не замечаем его, но это расширение легко можно обнаружить с помощью опытов. Железо, медь как и все расширяются при нагревании. Жидкости при нагревании расширяются больше, чем твердые тела. Возьмем обыкновенный градусник и будем нагревать его. Для этого опустим кончик градусника и стакан с теплой водой; мы увидим, что жидкость в градуснике (обычно это подкрашенный спирт или ртуть) будет подниматься. Затем опустим этот градусник в холодную воду; мы заметим, что жидкость к градуснике будет понижаться. Этот опыт показывает, что от нагревания происходит изменение объема вещества в градуснике, потому оно поднимается и опускается в трубке.
Воздух также расширяется от нагревания; причем он, как и все газы, расширяется гораздо сильнее, чем твердые и жидкие тела. Чтобы в этом убедиться, можно проделать следующий опыт.
Возьмем, например, воздушный шарик, надуем его воздухом и перевяжем ниткой, чтобы воздух не вышел оттуда. Теперь будем его медленно нагревать, держа над огнем (осторожно и повыше от огня) или поливая горячей водой из душа. Мы заметим, что шарик немного расширится; при дальнейшем нагревании и расширении он может лопнуть. Из этого несложного опыта видно, что воздух при нагревании расширяется. И не только воздух, все газы расширяются от нагревания.
Вследствие нагревания воздух расширяется, а расширившись, он становится легче. Поэтому нагретый воздух поднимается вверх, что мы видим, например, в трубе печки или камина, когда горит огонь. Также, когда горит керосиновая лампа, воздух в стекле, нагревшись, расширяется, делается легче и поднимается вверх. По этой же причине воздушный шар для полетов наполняют нагретым воздухом с помощью специальной горелки, регулируя подъемную силу и высоту полета.
Давление воздуха
Мы выяснили, что воздух имеет вес, т.е. что он притягивается землей. Вследствие этого воздух, окружающий землю, т.е. атмосфера, давит на поверхность земли, а также на все тела. При этом атмосфера давит на каждое тело со всех сторон. Это давление и называется атмосферным.
Чтобы убедиться в этом, можно сделать очень простой опыт. Возьмём стакан, наполним его водой, и положим на него сверху листок бумаги. Прижимая бумагу рукой, перевернем стакан вверх дном; после этого уберем от бумаги руку. Мы увидим, что бумага не упадет, вода не выльется из стакана. Почему так происходит? Вода своим весом давит на бумагу вниз, а бумага все-таки не падает, удерживая воду. Значит бумага испытывает снизу давление, поддерживающее ее. Вот именно это давление и производит воздух.
Вот еще более простой опыт, используем обычную трубочку для воды или коктейлей, конец ее опустим в стакан с водой, а другой возьмем в рот и будем втягивать в себя воздух из трубки. Мы так часто делаем в кафе и ресторанах, не подозревая, что при этом доказываем существование давления воздуха. Мы знаем, что вода в трубке поднимается и попадает в рот. Почему это происходит? Первоначально, пока мы не вытягиваем воздух из трубки, как в трубке, так и вне ее сохраняется одинаковое давление; но когда мы из трубки стали вытягивать воздух, то в трубке давление стало меньше; вследствие этого вода в стакане под влиянием наружного атмосферного давления стала подниматься вверх по трубке.
Опыт с поршнем. Возьмем стеклянную трубку и подходящий к ней поршень, например медицинский шприц. Затем возьмем сосуд с водой и опустим в воду кончик шприца. Если мы будем поднимать поршень шприца, мы увидим, что вода поднимается вслед за поршнем. Какая этому причина? Если бы вслед за поршнем не пошла вода, то под поршнем образовалась бы пустота. В прежнее время поднятие воды объясняли разными таинственными причинами: думали, что вода поднимается потому, что природа боится пустоты. Впервые молодой итальянский ученый Торичелли дал для этого явления простое научное объяснение. Он нашел настоящую причину поднятия воды, а именно атмосферное давление: атмосфера давит на свободную поверхность воды в сосуде и когда мы поднимаем поршень, то это давление вгоняет воду в пустое пространство, образуемое под поршнем, и вода поднимается вслед за ним.
Возникает вопрос, до какой высоты вода будет идти вслед за поршнем? Оказывается, если взять очень длинную трубку, и поднимать поршень все выше и выше, то вода пойдет вслед за поршнем лишь до высоты 10,33 метра; а при дальнейшем поднятии поршня вода больше подниматься не будет, и выше воды образуется пустота. Эту пустоту впоследствии назвали Торичеллиевой пустотой в память об ученом, открывшем ее.
И так, вода поднимается вслед за поршнем лишь на высоту около 10м. Если бы атмосфера давила сильнее, то она поднимала бы воду выше; если бы она вовсе на давила, то вода и вовсе не поднималась бы вслед за поршнем. Это свойство атмосферы своим давлением поднимать воду и жидкость вообще, имеет очень важное значение и применение в науке, технике, и в повседневной жизни.
Атмосфера не везде давит с одинаковой, силой. Так, в низине она давит сильнее, а на горе меньше; потому что над горой меньше слой воздуха. Чем выше подниматься, тем меньше становится давление атмосферы. Так, например, на высоте 10 километров над уровнем моря атмосфера давит почти вчетверо слабее, чем у моря.
В одном и том же месте атмосферное давление бывает то немного больше, то немного меньше. Это зависит от того, какая погода, много ли влаги в воздухе, какие ветры дуют. Таким образом, существует тесная связь между величиной атмосферного давления и погодой. На основании этого, зная величину атмосферного давления, можно иногда судить об ожидаемой погоде.
Для измерения атмосферного давления может служить опыт Торичелли со ртутью. На основании этого опыта, можно самому построить прибор для измерения давления для этого нужно чашу со ртутью и трубку прикрепить к вертикальной доске и на доске нанести черточки с промежутками в один миллиметр, начиная от уровня ртути в чаше. Приборы, служащие для измерения атмосферного давления, называются барометрами.
Только что описанный барометр хоть и точен, но не удобен для переноски. На практике пользуются барометрами из свернутой спиралью и запаянной с двух концов металлической трубки, при изменении давления спираль слегка скручивается или раскручивается, а присоединенная к ней стрелка с шкалой показывает давление. Несмотря на невысокую точность такие барометры удобны для пользования, их даже можно носить с собою в кармане. Путешественники в горных местах очень часто берут с собою барометр; видя по прибору, какова величина атмосферного давления, они определить, на какой высоте находятся. Чем выше подниматься в гору, тем меньше атмосферное давление.
Как велико атмосферное давление? Из предыдущих опытов видно что атмосфера давит на землю и на все предметы с такой же силой, как, если бы вместо атмосферы на нас давил слой воды высотой около 10 метров. Вследствие этого каждый квадратный метр испытывает давление более 10 тонн. Несмотря на такое громадное давление, которое мы испытываем повседневно, мы его не замечаем, в чем же причина? Это происходит потому, что внешнему атмосферному давлению в нашем организме соответствует равное ему внутреннее давление. Оба эти давления друг друга уравновешивают. Ваши легкие, наше сердце, все наши органы испытывают как внешнее давление, так и внутреннее, равное внешнему.
Человеческий организм уже приспособился к такому громадному давлению, более того, такое давление для него стало нормальным и даже необходимым. Давление в верхних слоях атмосферы значительно меньше, чем внизу. Поэтому когда путешественники поднимаются на высокие горы, или воздухоплаватель на воздушном шаре летит высоко вверх, там у них нарушается равновесие между наружным и внутренним давлением и наступают разные болезненные последствия вроде потери сознания, или кровоизлияний. На высоте 10 километров человеку без специальной защиты не выжить. Также и сильное повышение давления, например при погружении в воду на большую глубину, смертельно для человека.
Упругость воздуха и газов. Теплота.
Возьмем, например, резиновый мяч. Мы знаем, что на него давит, благодаря своему весу, атмосферный воздух, а мячик между тем не сжимается. Следовательно, внутренний воздух, т.е. находящийся в мячике, в свою очередь, также давит изнутри на его стенки и не позволяет мячику сжаться. Это внутреннее давление воздуха и есть упругость воздуха.
Итак, воздух (или какой-либо другой газ), заключенный в какой-нибудь сосуд, производит давление на стенки сосуда. Что же это значит — воздух давит на стенки сосуда и как воздух может давить? Ни воздуха, ни частиц его мы не видим, но если бы возможно было их рассмотреть, то мы бы увидели, что частицы (их называют молекулами) воздуха не находится в покое, а все время двигаются, ударяются друг о друга; оттолкнутся и снова двигаются и это движение никогда не прекращается. Вследствие такого движения, молекулы воздуха ударяются о стенки сосуда, подобно тому, как если бы горошинки ударялись о стену, это хаотичное движение молекул называют броуновским движением . Каждый удар ничтожен по своей силе, но число молекул и число ударов громадно, и потому совокупное действие этих ударов производит некоторое давление.
Если воздух (или какой-нибудь другой газ), заключенный в какой-нибудь закрытый сосуд, мы будем нагревать, то воздух будет стремиться расширить свой объем, но так как объем его в сосуде не может измениться, поскольку сосуд закрыт, то воздух начнет сильнее давить на стенки сосуда. Отчего это? Что происходит с воздухом при нагревании? Когда мы нагреваем воздух (или какой-нибудь газ), то частицы его начинают двигаться быстрее, и чем сильнее мы его нагреваем, тем быстрее двигаются его частицы. Вследствие большой скорости каждая частица воздуха ударяется о стенки сосуда с большей силой, а кроме того, и самые удары происходят чаще. В результате этого совокупное действие всех ударов, т.е. давление, увеличится. А если сильно нагреть сосуд с воздухом, то может случиться, что стенки сосуда этих ударов не выдержат и сосуд лопнет.
Нагревание воздуха или газа в том и заключается, что его частицы начинают двигаться быстрее. Это, разумеется, относится не только к газам, но и к всякому телу — и твердому, и жидкому, и газообразному.
Воздухом называется смесь природных газов - азота, кислорода, аргона, углекислого газа, воды и водорода. Он является первоисточником энергии всех организмов и залогом здорового роста и долгой жизни. Благодаря воздуху в организмах происходит процесс метаболизма и развития.
Воздух в жизни растений и животных
Воздух играет огромную роль в жизни растений. Основополагающими компонентами необходимыми для роста и жизни растений являются кислород, углекислый газ, водные пары и почвенный воздух. Кислород необходим для дыхания, а углекислый газ для углеродного питания.
Кислород жизненно необходим для всего живого. Растения не могут прорастать без насыщения кислородом. В этом элементе нуждаются и корни и листья, и стебли растений.
Углекислый газ проникает в растение путем внедрения через его устьица в среду листа, попадая в клетки. Чем выше концентрация углекислого газа, тем лучше становится жизнь растений.
Воздух способствует осуществлению микробиологических процессов, происходящих в почве. Благодаря этим процессам в почве образуются элементы, необходимые для питания, роста и жизни растений - азот, фосфор, калий и другие.
Также воздух играет особую роль в формировании механических тканей у наземных растений. Он служит им окружающей средой, защищая от воздействия ультрафиолетовых лучей.
Движение воздуха немаловажно для благоприятного роста растений. Горизонтальное движение воздуха иссушает растения. А вертикальное способствует распространению пальцы, семян, а также регулирует тепловой режим на различных территориях.
Животные, как и растения, нуждаются в воздухе. Возраст, пол, размер и физическая активность напрямую связаны с потребляемым количеством воздуха.
Организм животных очень чувствителен к недостатку кислорода. Из-за пониженной кислородной концентрации у животных перестают окисляться потребляемые белки, жиры и углеводы. Это приводит к накоплению вредных токсических веществ в организме.
Кислород необходим для насыщения крови и тканей живого существа. Поэтому при нехватке этого элемента у животных учащается дыхание, ускоряется ток крови, снижаются окислительные процессы в организме, животное становится беспокойным. Длительное отсутствие кислородного насыщения вызывает: мышечную утомляемость, отсутствие болевого фактора, понижение температуры тела и смерть.
Воздух в жизни человека
Воздух является жизненно необходимым фактором для человека. Он разносится кровью по телу, насыщая каждый орган и каждую клетку организма.
Именно в воздухе происходит тепловой обмен человеческого организма с окружающей средой. Суть этого обмена заключается в конвекционной отдаче тепла и испарении влаги их легких человека.
Также воздух выполняет защитную для организма функцию: разбавляет химические загрязнители до безопасной концентрации. Это способствует снижению риска отравления организма химикатами.
С помощью дыхания человек насыщает организм энергией. Атмосферный воздух состоит из множества элементов, но его состав может меняться. Причиной этому служит производственная и техногенная деятельность человека.
Во время выдоха человек возвращает на четверть меньше вдыхаемого кислорода и в сто раз больше углекислого газа. Человеку необходимо ежедневно вдыхать 13-14 м3 воздуха. Содержание кислорода в организме здорового человека практически не меняется. Но если этого элемента не хватает, то в организме происходят сбои, учащается пульс.
Углекислый газ также важен для организма, но в определенных количествах. Повышение концентрации газа вызывает головную боль или шум в ушах.
Кислород способствует избавлению человеческого организма от углекислоты, в которой накоплены яды и токсины. Если человек редко выходит на свежий воздух, поверхностно дышит, или в воздухе содержится малая концентрация кислорода, человеческий организм переносит отравление, приводящее к различным заболеваниям.
Загрязнение окружающей среды атмосферы
В мире существует огромное количество веществ, загрязняющих атмосферу. Эти вещества вырабатываются как человеком, так и самой природой. Источниками, загрязнения атмосферы являются: тепловые электростанции и теплоцентрали, автотранспорт, цветная и черная металлургия, химической производство и другие.
Деятельность человека способствует выбросу золы, сажи, пыли. Также в атмосферу попадают минеральные кислоты, органические растворители.
Природные катаклизмы также выбрасывают в атмосферу различные вещества. При извержениях вулканов, пылевых бурях и лесных пожарах выделяются: пыль, диоксид серы, оксиды азота и углерода.