Воздух в нас и вокруг нас, он - непременное условие жизни на Земле. Знание свойств воздуха помогает человеку успешно применять их в быту, хозяйстве, строительстве и многом другом. На этом уроке мы продолжим изучать свойства воздуха, проведем много увлекательных опытов, узнаем об удивительных изобретениях человечества.
Тема: Неживая природа
Урок: Свойства воздуха
Повторим те свойства воздуха, о которых мы узнали на предыдущих уроках: воздух прозрачен, бесцветен, не имеет запаха, плохо проводит тепло.
В жаркий день оконное стекло прохладное наощупь, а подоконник и предметы стоящие на нем - теплые. Так происходит потому, что стекло - прозрачное тело, которое пропускает тепло, но само не нагревается. Воздух тоже прозрачен, поэтому хорошо пропускает солнечные лучи.
Рис. 1. Оконное стекло проводит солнечные лучи ()
Проведем несложный опыт: перевернутый вверх дном стакан опустим в широкий сосуд, наполненный водой. Мы почувствуем легкое сопротивление и увидим, что вода не может заполнить стакан, потому что воздух, находящийся в стакане, не “уступает” своего места воде. Если слегка наклонить стакан, не вынимая его из воды, из стакана выйдет воздушный пузырь, и часть воды войдет в стакан, но даже в таком положении стакана вода не сможет заполнить его полностью.
Рис. 2. Пузырьки воздуха выходят из наклоненного стакана, уступая место воде ()
Так происходит потому, что воздух, как и любое другое тело, занимает пространство в окружающем мире.
Используя это свойство воздуха, человек научился работать под водой без специального костюма. Для этого был создан водолазный колокол: под колокол-колпак, изготовленный из прозрачного материала, становятся люди и необходимое оборудование и колокол опускается при помощи подъемного крана под воду.
Воздух, находящийся под куполом, позволяет людям дышать некоторое время, достаточное для того, чтобы осмотреть повреждения корабля, опоры моста или дно водохранилища.
Для доказательства следующего свойства воздуха, необходимо плотно прикрыть пальцем левой руки отверстие велосипедного насоса, а правой рукой нажать на поршень.
Потом, не убирая пальца от отверстия, отпустить поршень. Палец, которым закрыто отверстие, чувствует, что воздух на него очень сильно давит. Но поршень с трудом, но сдвинется. Это означает, что воздух можно сжать. Воздух обладает упругостью, потому что когда мы отпускаем поршень, он сам возвращается в первоначальное положение.
Упругими называют тела, которые после прекращения сжатия принимают первоначальную форму. Например, если сжать пружину, а потом отпустить, она примет свою первоначальную форму.
Сжатый воздух тоже упруг, он стремится расшириться и занять прежнее место.
Для того, чтобы доказать, что воздух имеет массу, нужно сделать самодельные весы. Прикрепим сдутые воздушные шарики к концам палочки с помощью скотча. Положим длинную палочку на середину короткой, так чтобы концы уравновешивали друг друга. Соединим их ниткой. Прикрепим скотчем короткую палочку к двум банкам. Надуем один шарик и снова прикрепим его к палочке тем же кусочком скотча. Установим на прежнее место.
Мы увидим, как палочка наклоняется в сторону надутого шарика, потому что воздух, наполнивший шарик, делает его тяжелее. Из этого опыта можно сделать вывод, что воздух имеет массу и его можно взвесить.
Если воздух имеет массу, значит, он должен оказывать давление на Землю и все, что на ней находится. Так и есть, ученые подсчитали, что воздух атмосферы Земли оказывает на человека давление в 15 тонн (как три грузовика), но человек не чувствует этого, потому что в человеческом организме содержится достаточное количество воздуха, который оказывает давление такой же силы. Давление внутри и снаружи уравновешивается, поэтому человек ничего не ощущает.
Выясним, что происходит с воздухом при нагревании и охлаждении. Для этого проведем опыт: нагреем колбу со вставленной в нее стеклянной трубкой теплом своих рук и увидим, что из трубки в воду выходят пузырьки воздуха. Это происходит потому, что воздух в колбе при нагревании расширяется. Если накрыть колбу смоченной в холодной воде салфеткой, мы увидим, что вода из стакана по трубке поднимается вверх, потому что при охлаждении воздух сжимается.
Рис. 7. Свойства воздуха при нагревании и охлаждении ()
Чтобы узнать больше о свойствах воздуха, проведем еще один опыт: две колбы закрепим на трубке штатива. Они уравновешены.
Рис. 8. Опыт по определению движения воздуха
Но, если одну колбу нагреть, она поднимется выше другой, потому что горячий воздух легче холодного и поднимается вверх. Если над колбой с горячим воздухом закрепить полоски тонкой легкой бумаги, будет видно, как они трепещут и поднимаются вверх, показывая движение нагретого воздуха.
Рис. 9. Теплый воздух поднимается вверх
Знания этого свойства воздуха человек использовал при создании летательного аппарата - воздушного шара. Большая сфера, наполненная подогретым воздухом, поднимается высоко в небо и способна выдерживать вес нескольких человек.
Мы редко над этим задумываемся, но используем свойства воздуха каждый день: пальто, шапка или варежки не греют сами по себе - воздух в волокнах ткани плохо проводит тепло, поэтому, чем пушистее волокна, тем больше в них воздуха, а значит и теплее вещь, изготовленная из такой ткани.
Сжимаемость и упругость воздуха используют в надувных изделиях (надувные матрацы, мячи) и шинах различных механизмов (автомобили, велосипеды).
Рис. 14. Велосипедное колесо ()
Сжатый воздух может остановить на полном ходу даже железнодорожный состав. Воздушные тормоза установлены в автобусах, троллейбусах, составах метро. Воздух обеспечивает звучание духовых, ударных, клавишно-духовых инструментов. Когда барабанщик ударяет палочками по туго натянутой коже барабана, она колеблется, а воздух внутри барабана производит звук. В больницах установлены аппараты вентиляции легких: если человек не может самостоятельно дышать, его подключают к такому аппарату, который через специальную трубку подает в легкие обогащенный кислородом сжатый воздух. Сжатый воздух используют везде: в книгопечатании, строительстве, ремонте и др.
Мы привели основную информацию о воздухе, а в этой знакомим вас с основными способами его применения - хотя большинство из них вам знакомы, нам показалось важным обобщить эту информацию. Также вы узнаете несколько интересных фактов о воздухе - например, где он самый чистый в мире и сколько его нужно человеку в сутки.
Воздух - необходимая среда для дыхания всех живых организмов на Земле. С ним все живые клетки получают кислород. В свою очередь, он обеспечивает процессы окисления, снабжающие организм необходимой энергией. Кроме этого, он находит широчайшее применение в самых разных областях деятельности.
Основные способы применения воздуха:
В химпроме из воздуха извлекают инертные газы, с помощью воздуха синтезируют кислоты и оксиды.
В нефтехимии все трубопроводы продуваются воздухом перед первым пуском.
В промышленном производстве применяется для повышения температуры технологических процессов.
Все процессы и механизмы, связанные со сгоранием топлива, основаны на потреблении воздуха. Воздух необходим для получения тепла, для работы двигателей внутреннего сгорания.
В пищепроме воздух нужен для обеспечения процессов брожения, ферментации и т. п.
В лабораториях используют сухо-воздушную стерилизацию посуды , инструментов и оборудования.
В лакокрасочной индустрии используют ускоренную сушку с помощью сжатого воздуха.
Воздух под давлением закачивается в автомобильные и другие виды шин.
С помощью сжатого воздуха моют машины, очищают оборудование, помещения, одежду от пыли и стружек в деревообработке; чистят инструмент.
Сжатый воздух используют в отбойных молотках, пневматических строительных пистолетах, шурупо- и гайковертах, пневматических дрелях, в пульверизаторах; в пневматическом оружии.
Сжатый воздух применяют в стоматологии, для продувки оборудования различного назначения (трубопроводов, котельных, компьютеров и т.п.).
- Воздух только на одну пятую состоит из кислорода, нужного нам для жизни, и может показаться, что было бы лучше, если бы азота в нем было меньше, а полезного кислорода больше. Это не так. Основная биологическая роль азота в воздухе - быть разбавителем кислорода. В чистом кислороде в нормальных условиях жизнь невозможна. Дыхание чистым кислородом с содержанием выше 93% при нормальном давлении смертельно.
После того, как ученые поняли, что воздух - не эфемерная сущность, а материальная смесь газов, обладающая определенными физическими свойствами, стало ясно, что именно перемещение масс воздуха отвечает за погоду и различные природные явления: ветры, циклоны, торнадо, смерчи, пассаты, грозы, снегопады и т.д. Можно считать, что тогда и начала свою историю метеорология - наука о погоде.
Считается, что самый чистый воздух - на острове Тасмания.
На большой глубине и на большой высоте воздух влияет на человека не так, как примерно на уровне моря. На глубине, при повышенном давлении азот в воздушной смеси начинает оказывать наркотическое воздействие, вызывая чувство эйфории, неадекватное поведение, головокружение, потерю контроля над своими действиями и ситуацией.
На высоте давление воздуха падает, поэтому при вдохе человек получает меньше кислорода. У него появляются симптомы кислородного голодания: чувство невесомости, головные боли, повышенная утомляемость, сонливость, трудности с дыханием.
Многие люди думают, что воздух не имеет веса. Это не так: один кубометр воздуха, при стандартном давлении и высоте примерно на уровне моря, составляет 1,225 кг.
Для дыхания человеку в среднем нужно около 20 килограммов воздуха в сутки, 15-16 кубометров. Чтобы понять, сколько это, можно представить себе куб со стороной примерно 2,5 м. При этом четверть этого объема потребляется мозгом.
Многие думают, что уличный воздух грязнее домашнего, 
так как на улице пыль, мусор, выхлопные газы и газы, выбрасываемые промышленными предприятиями. На самом деле исследователи выяснили, что воздух в квартире примерно в 25 раз грязнее уличного. К тому же если не проветривать, в воздухе помещения уменьшается процент кислорода и увеличивается процент углекислого газа, что плохо сказывается на самочувствии. Так что проветривайте дома и на работе почаще!
Напоминаем, что в магазине «ПрайКемикалсГрупп» можно купить как термометры для измерения температуры воздуха, так и гигрометры для измерения его влажности . У нас есть доставка, а цены вполне демократичные.
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.
Как человек использует свойства воздуха доклад изложен в этой статье.
Как человек использует свойства воздуха?
Применение воздуха человекомосуществляется самыми разнообразными способами.
- Самое важное — это дыхание. Ведь воздух сам по себе содержит кислород, а мы им дышим, нуждаемся в нем.
- Такая простая функция человеческого организма как слух, была бы абсолютно не возможной, если бы воздух не способствовал распространениям звуковых колебаний.
- Свойство воздуха – сжатие, используется в различных пневматических устройствах, начиная с самых простых пистолетов, и заканчивая разными отбойными молотками и тому подобное.
- Создание опоры на воздух широко используется как в авиации, так и в похожих отраслях народного хозяйства.
- Воздушные шары, аэростаты, и другие такие летательные аппараты, которые легче воздуха, тоже используют такое его свойство как масса.
- При помощи ветров двигаются парусные корабли, и вращаются ветряные мельницы, и ветровые электростанции.
- Кислород, является жизненно необходимым условием для такого процесса, как горение, и это, безусловно, тоже использование свойства воздуха.
Таким образом, мы пришли к однозначному и окончательному выводу, что, использование свойств воздуха, является очень важным для самого существования человечества, и всего живого на Земле.
Человек и животные в своей повседневной жизни используют различные свойства воздуха. Рассмотрим на примерах как использовать свойство воздуха - плохо проводить тепло.
Раньше окна делали из двух рам. Это для того, чтобы лучше сохранять тепло в доме. Между рамами находится воздух, который благодаря своей низкой плотности плохо проводит тепло, и если нет щелей, то такое окно сохраняет комфортную температуру в помещении.
Современные пластиковые окна аналогичны по конструкции. Стеклопакет состоит из нескольких стекол, между которыми находится слои воздуха, поэтому такое окно также хорошо удерживает тепло. Пластиковая рама содержит перегородки и состоит из нескольких воздушных камер, плохо проводящих тепло. Раньше чаще применялись рамы деревянные - дерево тоже плохой проводник тепла.
Когда мы надеваем пуховик или шерстяной свитер, нам становится тепло. Это происходит по той причине, что вещи удерживают вокруг нас теплый воздух, согретый нашим телом. Воздух снова плохо передает тепло в окружающее пространство.
Лучше всего данное свойство научились использовать животные и птицы.
Почему северные олени не замерзают даже в большой мороз? Что защищает их от холода? Оказывается, у оленя надувная шерсть, пустотелые шерстинки наполнены воздухом. Поскольку воздух плохо проводит тепло, то такая шерсть хорошо защищает оленя от холода.
Во время сильных морозов птицы нахохливаются. Почему при этом они легче переносят холод? Когда птицы нахохливаются, слой воздуха между перьями увеличивается и вследствие плохой теплопроводности задерживает отдачу тепла телом птицы в окружающее пространство.
Еще несколько интересных фактов из жизни птиц и животных.
В сильный мороз птицы чаще замерзают на лету, чем сидя на месте. Чем это можно объяснить? При полете оперение птицы сжато и содержит мало воздуха, а вследствие быстрого движения в холодном воздухе, происходит усиленная отдача тепла в окружающее пространство. Эта потеря тепла бывает настолько большой, что птица на лету замерзает.
Животные обитающие в холодном климате, имеют более густой волосяной покров, чем животные жарких стран. Более густой волосяной покров уменьшает отдачу тепла, что особенно важно в условиях крайнего севера.
Благодаря низкой плотность воздух обладает замечательным свойством: он плохо проводит тепло. Звери поднимают шерсть, птицы хохлятся, когда им холодно, а человек надевает теплый свитер все это только для того, чтобы окружить себя воздушной оболочкой, которая плохо проводит тепло. Свитер не дает телу потерять свое тепло. С той же целью в окна вставляют вторые рамы. Стекла сами по себе не защищают от холода, они лишь удерживают прослойку воздуха, который не пропускает теплый воздух из квартиры на улицу.
Свойство воздуха плохо проводить тепло можно подтвердить следующим опытом:
Наполним два стакана горячей водой и накроем их крышками. Один стакан поставим на стол, а другой на пустую спичечную коробочку, и сверху накроем этот стакан стеклянной банкой. Вскоре вода в первом стакане остынет. А вода под стеклянной банкой будет ещё тёплой. Это происходит потому, что воздух плохо проводит тепло.
Надеемся, что данная статья будет полезна школьникам 2 - 3 класса при подготовке домашнего задания по предмету окружающий мир.
Использованы материалы из книги: Физика в живой природе. В.М.Варикаш, Б.А. Кимбар, И.М.Варикаш. г Минск