§ 15. Состав воздуха. Кислород, его значение и применение

Определения и обозначения

Воздух — смесь газов, окружающая Землю и необходимая живым организмам. Смесью называют соединение нескольких веществ, которые сохраняют свои свойства. Воздух нужен для дыхания и других процессов в природе.

Состав воздуха — соотношение газов, входящих в воздух. Это понятие помогает узнать, каких веществ в воздухе больше, а каких совсем мало. Благодаря составу можно объяснить дыхание, горение и свойства воздуха.

Кислород — газ без цвета и запаха, необходимый для дыхания и поддерживающий горение. Его нельзя увидеть или почувствовать по запаху, но его действие можно заметить по горению свечи. Без кислорода живые организмы не могут нормально жить.

Горение — быстрое соединение вещества с кислородом, сопровождающееся выделением тепла и часто света. Так горят дерево, бумага, газ и топливо. Это определение помогает понять, почему для костра нужен доступ воздуха.

Как это устроено

Воздух состоит главным образом из азота, кислорода и небольшого количества других газов. Азота больше всего, потому что его доля составляет примерно 78%, а кислорода — около 21%. Такое соотношение образует обычный воздух, которым мы дышим каждый день.

Кислород занимает около одной пятой части воздуха, поэтому его хватает для дыхания людей, животных и растений. Во время дыхания кислород поступает в организм и помогает получать энергию из питательных веществ. Растения тоже дышат кислородом, хотя на свету одновременно поглощают углекислый газ и образуют питательные вещества.

При горении вещество соединяется с кислородом, поэтому выделяются тепло и свет. Чем быстрее идёт это соединение, тем ярче может быть пламя и тем больше тепла выделяется. Например, сухие дрова горят лучше влажных, потому что часть тепла уходит на испарение воды.

Кислород поддерживает горение, но сам не горит. Горит не кислород, а другое вещество, которое соединяется с ним. Если закрыть пламя ёмкостью, запас кислорода быстро уменьшается, и огонь гаснет.

Кислород получают из воздуха, разделяя его компоненты на специальных установках. В медицине он нужен пациентам, которым трудно дышать, а в промышленности помогает проводить некоторые процессы. При сварке кислород поддерживает высокую температуру пламени, а в особых условиях его используют в баллонах для дыхания.

Состав воздуха и значение его компонентов

Сначала по таблице сравни доли газов: так видно, что основную часть воздуха составляют азот и кислород. Затем сопоставь свойство каждого компонента с его значением и применением. Доли указаны примерно, потому что состав воздуха может немного изменяться.

Разбор задач

Задача 1. Назвать газ, необходимый человеку для дыхания и поддерживающий горение

Нужно назвать один газ и подтвердить ответ двумя его признаками. Человек дышит воздухом, но не все его компоненты одинаково нужны для дыхания. Горение тоже показывает присутствие определённого газа.

1. Вспомним, что кислород поступает в организм при дыхании.
2. Сравним это свойство с условием: кислород также поддерживает горение.
3. Назовём газ, который обладает обоими признаками.

Ответ: это кислород.

Задача 2. Объяснить, почему зажжённая свеча под стаканом через некоторое время гаснет

Свеча горит только тогда, когда рядом есть горючее вещество и кислород. Стакан ограничивает поступление свежего воздуха к пламени. Поэтому нужно проследить, что происходит с кислородом внутри стакана.

1. Пламя свечи начинает соединять воск с кислородом воздуха.
2. Свободного кислорода под стаканом становится всё меньше.
3. Когда его количества уже недостаточно для горения, пламя гаснет.

Ответ: свеча гаснет, потому что под стаканом расходуется кислород, а новый воздух почти не поступает.

Задача 3. Рассказать, почему кислород используют в больницах и при сварке металлов

Нужно связать свойства кислорода с двумя разными областями применения. В больницах важна его роль в дыхании, а при сварке — способность поддерживать горение. Один и тот же газ используется по-разному благодаря этим свойствам.

1. При затруднённом дыхании кислород из баллона помогает организму получить необходимый газ.
2. При сварке кислород поддерживает горение топлива и делает пламя очень горячим.
3. Высокая температура позволяет расплавить и соединить металлические детали.

Ответ: в больницах кислород помогает дышать, а при сварке поддерживает горячее пламя, необходимое для работы с металлом.

Типичные ошибки

Ошибка 1: считать кислород единственным газом воздуха. Так думают, потому что именно кислород чаще всего связывают с дыханием. Проверь себя: вспомни, что около 78% воздуха составляет азот, а кислорода около 21%.

Ошибка 2: говорить, что кислород горит. Ошибка появляется из-за того, что в кислороде пламя становится ярче. Проверь себя вопросом: является ли кислород горючим веществом или он помогает гореть другим веществам?

Ошибка 3: считать, что кислорода примерно половина воздуха. Неправильная оценка возникает, если забыть о большой доле азота. Проверь себя: одна пятая часть — это примерно 21%, а не 50%.

Ошибка 4: утверждать, что кислород нужен только человеку. Так бывает, когда вспоминают только органы дыхания человека. Проверь себя: кислород нужен также животным и растениям для дыхания.

Связь с другими темами

Чтобы понять состав воздуха, нужно знать, что такое вещество, газ и смесь. Знания об органах дыхания помогают объяснить, как кислород попадает в организм. Поэтому тему удобно связывать с ранее изученными свойствами веществ.

Кислород понадобится при изучении дыхания организмов, горения и правил пожарной безопасности. Понимание условий горения помогает объяснить, почему огонь тушат, перекрывая доступ воздуха. Эти знания нужны для безопасного обращения с огнём.

Состав воздуха связан с охраной природы. Деятельность человека может загрязнять воздух и изменять количество некоторых примесей. Поэтому важно беречь воздух и уменьшать выбросы вредных веществ.

Что запомнить

• Воздух — смесь различных газов.
• В воздухе около 78% азота и около 21% кислорода.
• Кислород необходим для дыхания.
• Кислород поддерживает горение.
• Сам кислород не горит.
• Кислород применяют в медицине, промышленности и сварке.
• При недостатке кислорода дыхание и горение прекращаются.