Какие свойства воздуха использовал человек

Атмосфера нашей планеты – это уникальная газовая смесь, содержащую азот, кислород, углекислый газ и некоторые другие компоненты. Она называется воздухом. Эта смесь обладает множеством свойств. Все важнейшие физико–химические и биологические процессы, происходящие вокруг нас в живой и неживой природе, полностью обусловлены составом воздуха, и зависимы от него. К ним можно отнести дыхание и горение, фотосинтез и реакции круговорота химических элементов в природе. Эта статья будет посвящена изучению физических и химических свойств газового состава атмосферы.

Также мы рассмотрим, в каких отраслях промышленности, медицины и сельского хозяйства могут быть использованы его физические характеристики. Например, те из них, которые являются наиболее существенными: удельный вес, плотность, упругость и теплопроводность. В статье также будет представлена информация о том, как используют воздух в современных технических приборах и устройствах, созданных с учетом его физических характеристик.

Как выяснили состав воздуха

Газообразная смесь, которой мы дышим, с давних времен трактовалась различными философскими школами как уникальная субстанция, дающая жизнь. У индусов она называлась праной, у китайцев – ци.

В середине 18 века гениальный французский естествоиспытатель А. Лавуазье своими химическими опытами развенчивает ошибочную научную гипотезу о существовании особого вещества – флогистона. Оно, якобы, содержало частицы неизвестной энергии, дающей жизнь всему сущему на Земле. Лавуазье доказал, что состав и свойства воздуха определяются наличием двух основных газов: кислорода и азота. На их долю приходится более 98%. Оставшаяся часть включает углекислый газ, водород, инертные элементы и примеси промышленных отходов, например, газообразные оксиды азота или серы. Изучение свойств компонентов атмосферы послужило для человека стимулом к использованию этой газообразной смеси в различных отраслях техники и в быту.

Воздух и его роль в жизнедеятельности живых организмов

Одним из первых ответов на вопрос, как человек использует свойства воздуха, будет следующий: он необходим нам для дыхания. Попав во время вдоха в верхние дыхательные пути, его порция достигает легких. В капиллярах альвеол кислород диффундирует в кровь. Она поставляет молекулы О2 в межклеточную жидкость. Кровь непосредственно контактирует с клеточными мембранами, пропускающими кислород прямо в цитоплазму. Получив частицы О2, клетка расходует их в метаболических реакциях. В отличие от животных и человека, растения используют элементы атмосферы не только для дыхания, но и для фотосинтетических процессов, извлекая из него углекислый газ.

Состав и свойства воздуха

Пример, иллюстрирующий факт способности элементов атмосферы к поглощению тепловой энергии, проще сказать, к нагреванию, будет таким: если газоотводную трубку предварительно нагретой колбы с притертой пробкой опустить в емкость с холодной водой, то из трубки будут выходить пузырьки воздуха. Нагретая смесь азота и кислорода расширяется, не помещаясь больше в емкости. Часть воздуха выделяется и попадает в воду. При охлаждении колбы, объем газа в ней уменьшается и сжимается, и вода поступает вверх колбы по газоотводной трубке.

Рассмотрим еще один эксперимент, проводимый на уроках природоведения для учащихся 2 класса. Свойства воздуха, например, упругость и давление, наглядно видны, если надутый воздушный шар сжимать ладонями, а затем осторожно проколоть иглой. Резкий хлопок и разлетевшиеся лоскуты демонстрируют детям давление газа. Учащимся можно также объяснить, что эти свойства человек применил в производстве пневматических устройств, например, отбойных молотков, насосов для накачивания велосипедных камер, пневматического оружия.

Физические характеристики воздуха

Прозрачность, отсутствие цвета и запаха газообразной атмосферы, которая нас окружает, из собственного жизненного опыта хорошо известны ученикам 2 класса. Свойства воздуха, например, его легкость и подвижность, можно объяснить ребятам на примере ветровых электростанций. Их строят на возвышенностях и холмах. Ведь скорость движения воздуха зависит от высоты. Такие электростанции безопасны в эксплуатации и не наносят вред окружающей природе.

Как и другие вещества, компоненты атмосферы имеют массу. Для решения задач в курсе неорганической химии принято считать, что относительная молекулярная масса воздуха равна 29. Учитывая эту величину, можно узнать, какие газы легче атмосферы.

К ним относятся, например, гелий, водород. Чтобы создать летательный аппарат, человек проводил эксперименты и изучал свойства воздуха. Опыты увенчались успехом, и первый в мире полет на воздушном шаре осуществили французские изобретатели братья Монгольфье уже в XVIII веке. Оболочка их аэростата была заполнена горячей смесью водорода, азота и кислорода.

Дирижабли – более маневренные и лучше управляемые устройства, поднимаются вверх потому, что их оболочки заполняют легкими газами, а именно гелием или водородом. Способность газовой смеси к сжатию человек применяет в таких устройствах, как воздушные тормоза. Ими оснащены автобусы, составы метро, троллейбусы. Приведенные примеры являются наглядной иллюстрацией того, как человек использует свойства воздуха.

Как возникают звуковые ощущения?

Один из важнейших анализаторов нашего организма – слуховой. Он воспринимает в качестве внешних раздражителей колебания, называемые звуковыми волнами. Они давят на барабанную перепонку, вызывая в ней вибрации, которые передаются слуховым косточкам среднего уха. Порция воздуха постоянно находится в полости евстахиевой трубы и выравнивает давление на барабанную перепонку. Это препятствует ее деформации и разрыву, обеспечивая передачу звуковых колебаний во внутреннее ухо, где и происходит возбуждение. По слуховым нервам оно поступает в височную долю коры головного мозга, что вызывает возникновение слуховых ощущений. Подобные примеры показывают нам, как человек использует свойства воздуха для осуществления нормальной жизнедеятельности собственного организма.

Воздух на службе у человека

Различные характеристики атмосферной смеси газов: плотность, удельный вес, теплопроводность, способность к сжатию и движению, широко применяются в нашей промышленности, медицине и в быту. Аппарат искусственного дыхания поставляет смесь обогащенную кислородом, непосредственно в легкие тяжелобольных людей и спасает им жизнь. Пылесос и кондиционер стали давно привычными в нашем обиходе.

Оба эти устройства используют сжатые компоненты атмосферы: пылесос струей втягивает частицы пыли и механических загрязнений с различных поверхностей. Поток холодных газов из кондиционера охлаждает помещение в жару. Эти примеры еще раз демонстрируют возможности того, как человек использует свойства воздуха в своей жизни.

Урок по теме:

«Как человек использует свойства воздуха».

Окружающий мир.

Учитель: Шитцылова Н.Н.
Объект: 4А класс

 МОУ УНОШ №2

26 февраля 2009г.

Цель:

Сформировать понятие о воздухе и его свойствах.

Развивать речь, мышление, умение проводить опыты, делать вывод., умозаключения.

Развивать коммуникативные способности.

Оборудование:

Веера, банка с водой, стакан , керосиновая лампа, бумажная салфетка, спички, шприцы, вырезанные из бумаги шары красного, зеленого  и синего цвета.

Ход урока:

I.Проверка домашнего задания.

– Как называется водная  оболочка земли?

– Какую роль играет вода в жизни живых организмов?

– Сколько может прожить без воды человек?

– Назовите основные свойства воды.

– Сформулируйте закон сообщающихся сосудов. Где его научился использовать человек?

– Почему гайка , опущенная в воду, меньше растягивает резинку, чем гайка подвешенная в воздухе?

– Чему равна выталкивающая сила? Где человек использует это свойство?

– Почему не тонет корабль, корпус которого сделан из железа?

– Какое свойство воды используется при стирке ?

– Что произойдет с консервной банкой, если ее разогревать, не раскрыв?

– Какое свойство воды используется в паровом  двигателе?

– Назовите три состояния воды. Приведите примеры их  в природе.

II. Постанова проблемы и актуализация знаний.

Слайд  №1.

– Сегодня мы с вами поговорим о воздухе и его свойствах.

Слайд  №2.

– Ответьте на вопросы в начале учебника.

– Почему  без атмосферы не возможна жизнь на других планетах и на земле?

– Почему люди не могут полететь к другим планетам?

– Что мы знаем о воздухе?

– Как доказать, что воздух  не  пустое место?

ОПЫТ №1.

– Помашите веером перед лицом. Что вы почувствовали?  (Прикосновение ,  хотя веер до нас не прикасался. Значит между веером и лицом что-то есть. Это воздух.

ОПЫТ №2.

– Перевернем стакан вверх дном и медленно опустим его  в банку  с водой. Попадет ли вода в стакан? Почему?  Ответ:  Нет. Препятствует  воздух.

–  К какому  из трех состояний веществ относится воздух?

– Что такое атмосфера? Населена ли она  ли она живыми веществами? Какими?

– Как используют воздух животные и люди?

– Как используют воздух растения?

– Все живые организмы состоят из воды и воздуха. Какой газ воздуха поддерживает температуру нашего тела и температуру в печи?

-Сколько может человек прожить без воздуха и почему?

Слайд №3.

– Мы так много знаем о воздухе, атмосфере. На какие вопросы можно еще получить ответ? (Предположения.)

Слайд №4.

III. Открытие новых знаний.

Диалог Миши и Лены(стр. 24)

– Что произойдет  с планетой Земля, если исчезнет атмосфера?

– Какую роль выполняет атмосфера ?

Ответ: Воздух  образует воздушную оболочку, которая окружает земной шар и с помощью озонового слоя защищает поверхность Земли от губительного облучения.

–  Прочитайте ЗАДАНИЕ №1  НА  СТР. 24.

Слайд № 5 .

Доклад на тему «Круговорот воды в природе»

Ответ: Вода океанов испаряется и в виде облаков переносится ветрами в другие места, где выпадают дожди, питаются реки.

Загадка:

1. Гуляет в поле,  да не конь,

Летает на воле,  да не птица.

2.Бырчит, рычит,

Ветки ломает,

Пыль поднимает.

Людей с ног сбивает.

Слышишь его,

Да не видишь его. (Ветер.)

– А что такое ветер?

– Как возникает ветер?

Ответ:  Участки земной поверхности нагреваются по- разному: ветер дует от менее нагретого участка к более нагретому.

– Что случилось , если бы  не стало ветра?

– Прочитайте текст на  стр. 24.  Последний абзац.

– Человек издавна научился  использовать ветер как  источник энергии.

– Рассмотрите иллюстрации (Слайд №6). . Как человек использует ветер?  Прочитайте  верхний абзац.

– Человек 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.

Однако и в современности ветряной двигатель играет большую роль, так как в отличие от других источников он не загрязняет атмосферу.

– Почему  возможно летать на воздушных шарах?

(Слайд №7)

,

– Одним из способов передвижения по воздуху является 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. Возможность передвижения по воздуху летательных аппаратов связана с тем ,  что воздух  обладает выталкивающей силой.

– Так какой силой обладает воздух?

– Прочитайте текст «Для любознательных»  на странице25

Опыт №3.

Над зажженной керосиновой лампой держу бумажную салфетку.

Что наблюдаем?

Почему поднимается салфетка?

– Какова температура воздуха над лампой?

– Так что происходит с воздухом при нагревании?

– Где используется это свойство воздуха?

– Прочитайте текст на странице 25 (последний абзац).

Слайд №8.

ВОЗДУХ ПРИ НАГРЕВАНИИ РАСШИРЯЕТСЯ. ВЫТАЛКИВАЮЩАЯ СИЛА,

– Однако главный недостаток воздушного шара – его слабая управляемость. Лишь самолеты обеспечили людям возможность передвигаться на большие расстояния с большой скоростью.

– Плотность воды 1000 кг/м3,

 Плотность воздуха 1,29 кг/м3.

– Что плотнее воздух или вода?

– Можно ли опереться на воду? При каких условиях?

– А опереться на воздух? При каких условиях?

– Где применяется это свойство?

Слайд № 9.

Прочитайте текст на странице 26 (верхний абзац).

О каком ещё свойстве воздуха вы узнали?

Слайд № 10.

НИЗКАЯ ПЛОТНОСИЬ,

– Почему самолеты развивают скорость до  800-900 км/ч, а корабли чуть больше 100 км?

Слайд № 11. Зачем птицам перья,  зверям шерсть, а нам свитер?

– Почему рамы двойные? Что между стеклами?

– Прочитайте текст на странице 26 (нижний абзац).

– Выполните задание № 2.

Благодаря низкой плотности воздуха он обладает ещё одним свойством:  плохо проводит тепло. На этом свойстве основано создание человеком теплых вещей. Шерстяные вещи и шубы сохраняют в себе толстую воздушную прослойку, которая не дает телу потерять тепло.

Слайд № 12.

ПЛОХОЙ ПРОВОДНИК.

Физкультминутка.

-Чтобы познакомиться с ещё одним свойством воздуха, проведем опыт, который нам предложили в задании № 3 на странице 26.

Опыт № 4.

– Возьмите пластмассовый шприц (без иглы) и поставьте его поршень в среднее положение. Крепко зажав  пальцем отверстие для иглы, попробуйте задвинуть и вытянуть поршень.

– Какой вывод? (страница 27).  Слайд №13.

На этом свойстве основано использование  воздуха в автомобильных шинах, мячах, надувных матрацах.

– Как называется это свойство?

Слайд № 14.

УПРУГОСТЬ.

– Давайте вспомним, о  каких  свойствах  воздуха мы узнали?

Свойства воздуха:

– расширение при нагревании;

– плохо проводит тепло;

– низкая плотность;

– упругость.

– Воздух – это одно вещество или смесь газов?

– Из чего состоит воздух?

В воздухе содержится:          Слайд № 15.

21% кислорода

78% азота

0,9% благородных газов и

0,03% углекислого газа.

Выступление об использовании газов, входящих в состав воздуха.  Слайд № 16.

Текст «Для любознательных» страница 27.

IV. Первичное закрепление.

Как человек использует свойства воздуха?

Слайд № 17.

Где человек использует газы, входящие в состав воздуха?  Слайд №18.

V. Домашнее задание:

Параграф 20, задания №4, 5,6,10.

Приложение.

Ответы на вопросы в конце урока.

– Какие свойства воздуха важнее всего для мяча, одеяла, парашюта?

 Для мяча – упругость,

 Для одеяла _ слабое проведение тепла,

 Для парашюта – плотность.

– Откуда берутся вещества,  из которых состоят живые вещества? Какой именно газ воздуха создает основу всех органических веществ?

Ответы: Живые организмы состоят из органического вещества. Растения создают органические вещества из углекислого газа и воды. Поэтому основной газ, из которого состоят тела живых организмов – углекислый газ.

– Какой газ поддерживает температуру нашего тела и температуру  в печи? Каким образом?

Ответы: Высокая температура  нашего тела  поддерживается за счет тепла, полученного при окислении пищи. Это становится возможным благодаря кислороду. Кислород обеспечивает и горение дров в печи.

Задания № 4,5,6

Задание №7.

– Какой рисунок вы не раскрасите? (Ракету.)

Задание №8.

Для улавливания даже слабого ветерка и увеличения грузоподъемности парашюта и планера надо увеличить площадь опоры и уменьшить вес.

Задание № 9.

Из азота делают удобрения.

Кислород используют для сварки.

Углекислый газ – добавляют в газированную воду.

Водородом заполняют воздушные шары.

Задание №10.

– Какая сила поднимает в воздух воздушные шары?

Ответ: Воздушные шары поднимает выталкивающая сила.