Состав воздуха. Кислород, его значение и применение

Определения и обозначения

Воздух — смесь газов, окружающая Землю и необходимая живым организмам. Смесь означает, что рядом находятся разные газы, но они не превращаются в одно новое вещество. Воздух нужен для дыхания, горения и жизни природы.

Состав воздуха — перечень газов, входящих в воздух, и их примерное количество. Главные компоненты воздуха — азот и кислород, но есть также углекислый газ, водяной пар и другие газы. Знание состава помогает понять, чем дышат живые организмы и почему горят вещества.

Кислород — газ без цвета и запаха, поддерживающий дыхание и горение. Его нельзя увидеть или почувствовать по запаху, но его действие можно заметить по дыханию и пламени. Кислород нужен клеткам организма для получения энергии.

Горение — быстрое соединение вещества с кислородом, сопровождающееся выделением тепла и часто света. Поэтому при горении появляются пламя, жар или свечение. Если кислорода становится недостаточно, горение прекращается.

Как это устроено

Воздух состоит главным образом из азота и кислорода, потому что именно эти газы образуют почти весь его объём. Азота в воздухе больше всего — около 78%, а кислорода примерно 21%. Кроме них, есть углекислый газ, водяной пар и небольшие количества других газов.

Кислород составляет примерно пятую часть воздуха, потому что 21% близки к 20%, то есть к одной пятой. При горении вещество соединяется с кислородом, поэтому его количество постепенно уменьшается. В открытом пространстве новый воздух постоянно подходит к огню, а в закрытом месте запас кислорода ограничен.

Человек и животные используют кислород для дыхания, потому что он помогает клеткам получать энергию из питательных веществ. Без этой энергии организм не может двигаться, расти и работать. Растения на свету, наоборот, выделяют кислород при образовании питательных веществ из воды и углекислого газа.

Кислород поддерживает горение, но сам не горит, потому что он не является горючим веществом. Он помогает горючему веществу соединяться с ним быстрее, и тогда выделяются тепло и свет. Если закрыть пламя стаканом, доступ нового воздуха прекратится, кислород израсходуется, и огонь погаснет.

Кислород применяют там, где нужно усилить дыхание или ускорить процессы сгорания и обработки веществ. В медицине его подают людям, которым трудно дышать, а в промышленности используют при сварке и выплавке металлов. Баллоны с кислородом нужны также водолазам, пожарным, лётчикам и космонавтам в особых условиях.

Состав воздуха и значение его компонентов

Сначала сравнивай столбец «Примерное содержание»: он показывает, какого газа больше или меньше. Затем смотри на третий столбец, чтобы связать газ с его ролью. Помни, что содержание водяного пара непостоянно и зависит от места и погоды.

Разбор задач

Задача 1. Из перечисленных газов выберите тот, который поддерживает дыхание и горение: азот, кислород, углекислый газ. Нужно узнать газ по двум главным признакам. Не следует выбирать азот только потому, что его в воздухе больше всего.

1. Вспоминаем, что дыхание невозможно без кислорода.
2. Проверяем второй признак: кислород поддерживает горение.
3. Сравниваем варианты и выбираем подходящий газ.

Ответ: кислород.

Задача 2. Сколько примерно литров кислорода содержится в 10 л воздуха, если кислород составляет около одной пятой его объёма? Здесь дана целая величина — объём воздуха, а найти нужно одну её пятую часть. Поэтому используем деление на 5.

1. Записываем объём воздуха: 10 л.
2. Находим пятую часть: 10 : 5 = 2 л.
3. Проверяем смысл результата: 2 л — это примерно 20% от 10 л.

Ответ: примерно 2 л кислорода.

Задача 3. Почему горящая свеча под перевёрнутым стаканом через некоторое время гаснет? Нужно связать наблюдение с условиями горения. Свече необходим постоянный доступ к кислороду из воздуха.

1. Стакан ограничивает объём воздуха вокруг свечи.
2. Во время горения свеча расходует находящийся под стаканом кислород.
3. Новый воздух почти не поступает, поэтому кислорода становится недостаточно для горения.

Ответ: свеча гаснет, потому что в ограниченном объёме расходуется кислород.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Кислород называют самым большим компонентом воздуха, потому что он необходим для жизни. Так думают, когда путают важность газа с его количеством. Проверь себя по числам: азота около 78%, а кислорода около 21%.

Ошибка 2. Говорят, что кислород горит. Ошибка появляется из-за того, что рядом с кислородом пламя становится ярче, но горит другое вещество. Проверь себя: кислород поддерживает горение, а сам не является топливом.

Ошибка 3. Воздух и кислород считают одним и тем же. Воздух — смесь разных газов, а кислород — только один компонент этой смеси. Чтобы проверить ответ, спроси себя: можно ли перечислить состав воздуха несколькими газами?

Ошибка 4. Указывают постоянное содержание водяного пара. Его количество меняется в зависимости от места, температуры и погоды. Проверь себя наблюдением: влажность в сухой комнате и во время дождя различается.

Связь с другими темами

До изучения темы нужно знать, что воздух занимает место, имеет массу и окружает человека. Также важно помнить, что вещества могут находиться в газообразном состоянии. Эти знания помогают представить воздух как материальную смесь, которую нельзя увидеть целиком, но можно исследовать по её свойствам.

Тема пригодится при изучении дыхания человека, животных и растений, горения и пожарной безопасности. Она помогает понять, почему нельзя перекрывать доступ воздуха к человеку и почему огонь нужно тушить. Знания о составе воздуха связаны также с его охраной от загрязнения.

Что запомнить

• Воздух — смесь разных газов.
• Основные части воздуха — азот и кислород.
• Кислород составляет примерно одну пятую часть воздуха.
• Кислород необходим для дыхания.
• Кислород поддерживает горение, но сам не горит.
• При горении кислород расходуется.
• Кислород используют в медицине и промышленности.