Свойства воздуха

Определения и обозначения

Воздух — смесь газов, окружающая Землю и заполняющая пространство вокруг нас. Смесь — это соединение нескольких веществ, поэтому воздух состоит не из одного газа. Это понятие помогает понять, что находится вокруг нас, даже если мы этого не видим.

Прозрачность воздуха — свойство пропускать свет, поэтому через воздух можно видеть предметы. Воздух не закрывает свет так, как это делают непрозрачные предметы. Это свойство объясняет, почему мы различаем всё вокруг, хотя между нами и предметами есть воздух.

Сжимаемость воздуха — способность занимать меньший объём, если на воздух надавить. Объём — это место, которое занимает тело или вещество. Благодаря этому свойству можно, например, накачать воздух в шину или мяч и почувствовать сопротивление при надавливании.

Расширение воздуха при нагревании — увеличение занимаемого им объёма при повышении температуры. Нагретый воздух стремится занять больше места, чем такой же воздух после охлаждения. Это понятие помогает объяснить, почему тёплый воздух движется и как меняется размер закрытого воздушного шара при изменении температуры.

Как это устроено

Воздух невидим не потому, что его нет, а потому, что он прозрачен и почти не рассеивает свет. Свет проходит через него, достигает предметов и отражается от них к нашим глазам. Поэтому мы видим предметы, но не замечаем воздух между ними. Он всё равно окружает предметы и заполняет свободное пространство.

У чистого воздуха нет собственного цвета и обычно нет запаха. Если воздух кажется пахучим, значит, в нём есть мельчайшие частицы или вещества с запахом, например аромат еды или дым. Они попадают в воздух и разносятся вместе с ним. Поэтому запах комнаты может измениться, хотя сам воздух не приобрёл собственного запаха.

Воздух занимает место, хотя его нельзя увидеть. Это можно проверить стаканом: если опустить его в воду вверх дном, вода не сразу заполнит внутреннее пространство. Причина в том, что воздух внутри стакана мешает воде войти. Если наклонить стакан и выпустить воздух пузырьками, освободившееся место займёт вода.

Когда на воздух надавливают, он сжимается и занимает меньший объём. Воздух состоит из очень маленьких частиц, между которыми есть промежутки. При сжатии частицы сближаются, поэтому воздуха помещается больше в том же пространстве. Если перестать давить, сжатый воздух может снова расшириться.

При нагревании частицы воздуха движутся активнее и располагаются дальше друг от друга, поэтому воздух расширяется и становится менее плотным. При охлаждении движение частиц замедляется, и воздух занимает меньше места. Из-за различий в нагревании тёплый воздух поднимается, а холодный опускается. Такое движение помогает понять, как перемещается воздух в природе и почему возникает ветер.

Основные свойства воздуха

Пользуйся таблицей так: сначала найди свойство, которое нужно проверить, затем выбери подходящее наблюдение. В последнем столбце указано, какой результат подтвердит это свойство. Опыты с нагреванием проводи только со взрослым и не нагревай закрытые твёрдые ёмкости.

Разбор задач

Как проверить, что воздух в стакане занимает место?

Условие. В стакане находится воздух. Нужно опустить стакан вверх дном в воду и понять, как обнаружить воздух внутри. Сначала подумай, что должно помешать воде войти в стакан, если его внутреннее пространство уже занято.

1. Переверни пустой стакан вверх дном и опускай его в воду, не наклоняя.
2. Посмотри, входит ли вода внутрь. Она не заполнит стакан сразу, потому что там находится воздух.
3. Наклони стакан и наблюдай за пузырьками. Воздух выходит, а вода занимает освободившееся место.

Ответ. Воздух занимает место, потому что мешает воде заполнить перевёрнутый стакан. Когда воздух выходит пузырьками, вода входит внутрь. Действуй осторожно, чтобы не расплескать воду.

Почему надуваемый воздушный шар увеличивается?

Условие. В шар поступает воздух, и его размер становится больше. Нужно объяснить, откуда берётся это изменение и какую роль играет воздух. Не следует думать, что воздух просто окрашивает или украшает шар: важно проследить, что происходит внутри.

1. Вспомни, что воздух занимает место, даже если его не видно.
2. Когда воздух поступает внутрь шара, его становится больше, и он заполняет внутреннее пространство.
3. Воздух давит изнутри на стенки, а эластичные стенки растягиваются, поэтому шар увеличивается.

Ответ. Шар увеличивается, потому что поступивший внутрь воздух занимает место и растягивает стенки. Если перестать надувать шар, воздух останется внутри, пока не выйдет наружу. Не надувай шар слишком сильно: он может лопнуть.

Как изменится закрытый шар в прохладном месте?

Условие. Закрытый воздушный шар оставили в прохладном месте. Нужно предположить, изменится ли его размер и связать это с температурой воздуха внутри. Сравни охлаждение с нагреванием: эти изменения действуют по-разному.

1. Шар закрыт, поэтому воздух не может свободно выйти наружу.
2. В прохладе воздух охлаждается и сжимается, то есть начинает занимать меньший объём.
3. Стенки шара могут немного втянуться, поэтому шар станет меньше. При сильном охлаждении изменение заметнее, а после возвращения в тепло шар может снова увеличиться.

Ответ. Размер шара уменьшится, потому что при охлаждении воздух сжимается и занимает меньше места. Шар не обязательно сдуется полностью: его стенки лишь изменят форму, пока воздух остаётся внутри.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что воздуха нет, если его не видно. Так думают, потому что воздух прозрачен и не закрывает предметы. Проверь себя опытом со стаканом: вода не войдёт в перевёрнутый стакан сразу, значит, внутри есть воздух, который занимает место.

Ошибка — приписывать чистому воздуху запах, который на самом деле принадлежит пахучим веществам в нём. Запахи легко заметить, и потому кажется, будто пахнет сам воздух. Проверь себя: запах еды или дыма появляется там, куда попали эти вещества, а чистый воздух обычно не имеет собственного запаха.

Ошибка — думать, что воздух нельзя сжать. Он невидим, и кажется, что его нельзя почувствовать или изменить. Но при надавливании на воздух в подходящей закрытой ёмкости его объём уменьшается. Проверь себя: если объём стал меньше, воздух сжался, а не исчез.

Ошибка — считать, что при нагревании воздух сжимается. Возможно, это путают с охлаждением, при котором объём воздуха уменьшается. На самом деле при нагревании воздух расширяется, а при охлаждении сжимается. Чтобы проверить себя, запомни: тепло — больше объём, прохлада — меньше объём.

Связь с другими темами

Перед изучением свойств воздуха полезно знать, что вещества бывают твёрдыми, жидкими и газообразными. Воздух относится к газообразным веществам, а его свойства объясняются тем, что он заполняет пространство и может менять объём. Нагревание и охлаждение воздуха помогают понять ветер и погоду: тёплый и холодный воздух движутся по-разному. Знание о том, что воздух занимает место, пригодится при изучении дыхания и работы простых приборов.

Что запомнить

• Воздух окружает нас и заполняет пространство.
• Воздух прозрачен, бесцветен и обычно не имеет запаха.
• Воздух занимает место.
• Воздух можно сжать.
• При нагревании воздух расширяется.
• При охлаждении воздух сжимается.