21. Воздух в природе

Определения и обозначения

Воздух — смесь газов, окружающая Землю. Он находится повсюду: заполняет пространство между предметами и внутри помещений. Обычно воздух невидим, потому что его газы не имеют заметного цвета. Он нужен живым организмам, а без него невозможно представить многие природные процессы.

Азот — газ, составляющий большую часть воздуха. Сам по себе он не поддерживает дыхание и горение. Это не значит, что азот совсем не важен: он входит в состав воздуха и участвует в круговороте веществ в природе. При изучении состава воздуха нужно помнить, что его больше, чем любого другого газа в этой смеси.

Кислород — газ, необходимый для дыхания большинства живых организмов и поддерживающий горение. Когда человек или животное дышит, кислород поступает в организм из воздуха. Для пламени он тоже необходим: если кислорода становится недостаточно, горение прекращается. Поэтому без кислорода нельзя объяснить ни дыхание, ни поддержание огня.

Углекислый газ — газ, который присутствует в воздухе в небольшом количестве. Растения поглощают его и используют для образования питательных веществ. Значит, хотя этого газа мало, он важен для жизни растений. Зная его роль, легче понять, почему живым организмам нужны разные газы и почему состав воздуха имеет значение.

Как это устроено

Воздух окружает Землю и заполняет свободное пространство между предметами. Частицы газов движутся и находятся на расстоянии друг от друга, поэтому воздух может занимать промежутки, куда не помещаются твёрдые предметы. Увидеть его трудно: он прозрачен и не имеет заметного цвета. Но при движении воздух давит на кожу, волосы или одежду, поэтому мы ощущаем ветер или поток от взмаха руки.

В воздухе смешаны несколько газов, и их доли неодинаковы. Примерно четыре пятых составляет азот, около одной пятой — кислород, а углекислый газ и другие газы занимают лишь малую часть. Эти доли называют примерными, потому что состав воздуха может немного различаться. Такое соотношение помогает понять, почему нельзя считать кислород самым распространённым газом в воздухе.

Свойства воздуха зависят от того, какие газы в него входят. Азота в воздухе больше всего, но он сам по себе не поддерживает горение. Кислорода меньше, однако без него не могут нормально идти дыхание и горение. Когда кислорода для пламени становится недостаточно, огонь гаснет, даже если вокруг остаётся другой газ — азот.

Люди и животные используют кислород при дыхании, потому что он необходим их организму. Растениям тоже нужны газы воздуха, но они поглощают углекислый газ и используют его для образования питательных веществ. Поэтому в природе разные организмы связаны с разными газами. Это объясняет, почему состав воздуха важен для жизни, а не только для дыхания человека.

В воздух могут попадать дым, пыль и вредные газы. Они возникают, например, при горении топлива и работе транспорта, а пыль поднимается с земли и поверхностей. Загрязнения ухудшают качество воздуха, которым дышат люди и животные, и могут вредить растениям. Чистый воздух необходим всем живым организмам, поэтому его следует беречь и не добавлять в него лишние загрязняющие вещества.

Основные газы воздуха и их значение

Сначала сравни содержание газов: так можно определить, какого из них больше, а какого меньше. Затем смотри на последний столбец, чтобы связать каждый газ с его ролью в природе. Помни, что значения примерные, а содержание углекислого газа и других газов гораздо меньше долей азота и кислорода.

Разбор задач

Задача 1

Расположи азот, кислород и углекислый газ по убыванию их содержания в воздухе. Значит, нужно начать с газа, которого больше всего, и закончить газом с наименьшей долей. Для решения сравним примерные доли из таблицы. Углекислый газ содержится в малом количестве, а азот и кислород составляют почти весь воздух.

1. Азота в воздухе около четырёх пятых, то есть его больше всего.
2. Кислорода около одной пятой, поэтому он занимает второе место.
3. Углекислого газа намного меньше, чем азота и кислорода.

Ответ: азот, кислород, углекислый газ. Порядок получен сравнением долей, а не по значению газов для живых организмов. Например, кислорода меньше, чем азота, но для дыхания он особенно важен.

Задача 2

Горящая лучина гаснет под стеклянным колпаком. Нужно объяснить это с помощью состава воздуха и роли кислорода. Колпак отделяет воздух внутри от окружающего воздуха, поэтому запас газа под ним ограничен. Во время горения кислород расходуется, и его становится недостаточно для поддержания пламени.

1. Для горения лучине необходим кислород.
2. Под колпак попало лишь определённое количество воздуха.
3. При горении кислород внутри колпака постепенно расходуется.
4. Когда его становится недостаточно, горение прекращается и лучина гаснет.

Ответ: лучина гаснет, потому что под колпаком уменьшается количество кислорода, поддерживающего горение. Это не означает, что весь воздух исчез: в колпаке остаются другие газы. Опыт показывает, что для огня нужен именно кислород, а не воздух как будто бы один газ.

Задача 3

В закрытой комнате находятся человек и несколько растений. Нужно объяснить, зачем комнату проветривать и какую роль в природе играют растения. Человек при дыхании использует кислород, поэтому воздух в комнате не должен надолго оставаться без обмена с наружным. Растения поглощают углекислый газ и применяют его для образования питательных веществ, но это не отменяет необходимости проветривания.

1. Человек дышит и использует кислород, содержащийся в воздухе.
2. Проветривание помогает заменить воздух в комнате свежим.
3. Растения поглощают углекислый газ и используют его при образовании питательных веществ.
4. Растения важны для природного обмена газов, но сами по себе не заменяют проветривание комнаты.

Ответ: комнату нужно проветривать, чтобы в неё поступал свежий воздух. Растения поглощают углекислый газ и используют его для образования питательных веществ. Их роль важна для жизни в природе, но нельзя считать, что несколько комнатных растений полностью очищают закрытую комнату.

Типичные ошибки

Ошибка: считать воздух одним газом. Так можно подумать, потому что воздух выглядит однородным и его состав нельзя увидеть глазами. Но воздух — смесь нескольких газов, причём их доли различаются. Проверь себя вопросом: какие газы входят в воздух и какую роль играет каждый из них?

Ошибка: думать, что кислород составляет большую часть воздуха. Он важен для дыхания и горения, поэтому его роль легко перепутать с количеством. На самом деле больше всего в воздухе азота, а кислорода около одной пятой. Для проверки сравни примерные доли газов, а не их значение для живых организмов.

Ошибка: путать кислород и углекислый газ. Оба газа связаны с жизнью, но выполняют разные роли: кислород нужен для дыхания, а растения используют углекислый газ при образовании питательных веществ. Путаница возникает, если запомнить только название газа, но забыть его назначение. Проверь себя: назови отдельно газ для дыхания и газ, который поглощают растения.

Ошибка: считать, что воздух есть только на улице. В помещении его не видно, и поэтому может показаться, будто там пусто. На самом деле воздух окружает предметы и заполняет свободные пространства как в доме, так и на улице. Проверь себя, вспомнив, что воздух можно почувствовать при движении, например от взмаха руки или потока из вентилятора.

Связь с другими темами

Чтобы понять эту тему, нужно знать, что вещества могут находиться в газообразном состоянии и занимать пространство. Это помогает объяснить, почему воздух заполняет промежутки между предметами, хотя его обычно не видно. Позже знания о составе воздуха пригодятся при изучении дыхания живых организмов и горения. Они также помогают понять, почему загрязнение воздуха относится к важным проблемам охраны природы.

Что запомнить

• Воздух — смесь газов.
• Воздух окружает Землю и заполняет свободные пространства.
• Больше всего в воздухе азота.
• Кислород необходим для дыхания и поддерживает горение.
• Растения используют углекислый газ.
• Загрязнение воздуха вредно для живых организмов.