Невидимое сокровище

Определения и обозначения

Воздух — смесь газов, окружающая Землю и необходимая для жизни людей, животных и растений. Смесь означает, что рядом находятся разные газы, а не один-единственный. Воздух невидим, но его можно обнаружить по действию: он надувает шар и движет листья. Без него живые организмы не могли бы нормально дышать.

Атмосфера — воздушная оболочка Земли, удерживаемая вокруг планеты силой притяжения. Она простирается над поверхностью Земли и состоит из воздуха. Благодаря притяжению газы не разлетаются сразу в космическое пространство. Атмосфера важна для жизни и участвует в природных процессах.

Кислород — газ воздуха, необходимый большинству живых организмов для дыхания. Во время дыхания организм использует кислород, чтобы получать энергию из питательных веществ. Кислород составляет примерно одну пятую часть воздуха, а не весь воздух. Он также нужен для горения.

Углекислый газ — газ, который выделяется при дыхании и используется растениями при фотосинтезе. Фотосинтез — процесс, при котором растения на свету образуют питательные вещества. Для этого им нужны вода и углекислый газ. Поэтому этот газ важен не только как продукт дыхания, но и для жизни растений.

Как это устроено

Воздух называют невидимым сокровищем, потому что его присутствие трудно заметить, а значение для жизни очень велико. Он нужен людям и животным для дыхания, а растениям — для фотосинтеза. Кислород воздуха поддерживает горение, а движение воздушных масс влияет на природные процессы. Если бы воздух исчез, живые организмы не смогли бы существовать в привычных условиях.

Убедиться, что воздух существует, можно по результатам наблюдений, даже если сам он прозрачен. Надутый шар становится упругим и увеличивается, потому что внутри него находится воздух, который занимает место. На ветру шевелятся листья: движущийся воздух толкает их. Если погрузить пустой на вид стакан в воду, из него могут выйти пузырьки — это вытесняемый воздух.

Воздух состоит из нескольких газов, поэтому нельзя считать его одним веществом. Больше всего в нём азота — примерно 78%, а кислорода — около 21%; доля углекислого газа очень мала, примерно 0,04%. Есть также другие газы, а количество водяного пара меняется. Состав важен потому, что каждый компонент имеет свои свойства: например, кислород нужен для дыхания и горения, а углекислый газ используют растения.

Животные и люди получают кислород из воздуха при дыхании, а затем выделяют углекислый газ. Растения поглощают углекислый газ при фотосинтезе: на свету они с его помощью образуют питательные вещества и выделяют кислород. Это связывает жизнь растений с жизнью животных и людей. При этом растения тоже дышат, поэтому неверно думать, что они только выделяют кислород.

Дым, выхлопные газы и пыль ухудшают качество воздуха, а вредные примеси могут попадать и в помещения. Загрязнение опасно, потому что живые организмы вдыхают воздух и могут страдать от вредных веществ. Снизить количество выхлопов помогает общественный транспорт, пешие прогулки и поездки на велосипеде. Озеленение тоже полезно: растения участвуют в газообмене, а проветривание помогает обновить воздух в комнате.

Состав воздуха и значение его компонентов

Таблица показывает, что воздух — смесь, а не чистый кислород. Доли приведены приблизительно: количество водяного пара меняется, а состав может немного различаться. Сравнивай компоненты по доле и помни, что даже малое количество газа может иметь важное значение.

Разбор задач

Как обнаружить воздух в стакане

Задача. Назови два наблюдения, подтверждающих, что в пустом на вид стакане есть воздух. Стакан кажется пустым, потому что воздух прозрачен. Нужно показать, что он занимает место и может перемещаться.

1. Опусти стакан в воду, не наклоняя его, отверстием вниз. Вода не заполнит его полностью, потому что внутри стакана находится воздух.
2. Наклони стакан под водой. Из него выйдут пузырьки, а вода займёт место, которое освободил воздух.
3. Сравни наблюдения: вода не могла войти в пространство, пока его занимал воздух, а при наклоне воздух вышел наружу.

Ответ: вода не заполняет погружённый вверх дном стакан сразу, а при наклоне из него выходят пузырьки. Эти наблюдения доказывают, что в стакане был воздух, хотя его не видно.

Почему гаснет свеча

Задача. Почему пламя свечи гаснет под перевёрнутым стаканом? Для горения нужен кислород, который содержится в воздухе. Под стаканом объём воздуха ограничен, поэтому запас кислорода не пополняется бесконечно.

1. Пока свеча горит, её пламя использует кислород из воздуха внутри стакана.
2. Стакан ограничивает поступление нового воздуха, поэтому кислородный запас не успевает восстановиться.
3. Когда кислорода для поддержания горения становится недостаточно, пламя гаснет. Это не значит, что весь воздух был кислородом: в нём есть и другие газы.

Ответ: свеча гаснет, потому что под стаканом заканчивается доступный для горения кислород, а новый воздух почти не поступает.

Как улучшить воздух в комнате

Задача. В комнате душно. Предложи два действия, которые помогут улучшить воздух, и объясни почему. Нужно подумать, как заменить воздух в помещении и как не добавлять в него загрязняющие вещества. Действовать следует безопасно: проветривать комнату можно только с учётом погоды и правил дома.

1. Открой окно на короткое время, если это безопасно. Движение воздуха поможет заменить воздух в комнате более свежим.
2. Убери возможные источники загрязнения: не зажигай без необходимости свечи и не используй аэрозоли, а также не допускай дыма. Так в помещении будет меньше примесей.
3. Проверь, что после проветривания окно закрыто, если на улице холодно или небезопасно. Если душно постоянно, сообщи взрослым, чтобы они проверили вентиляцию.

Ответ: проветрить комнату и уменьшить источники дыма, пыли и других примесей. Проветривание обновляет воздух, а устранение источников загрязнения помогает сохранить его чище.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что воздуха нет, если его не видно. Так думают, потому что воздух прозрачен и не имеет заметной формы. Проверь себя: вспомни пузырьки при погружении стакана или то, как воздух надувает шар. Наблюдения показывают, что невидимый воздух занимает место.

Ошибка: называть кислородом весь воздух. Кислород важен для дыхания, поэтому его роль легко переоценить. Однако воздух — смесь газов, и основную его часть составляет азот. Проверь себя по составу: кислород занимает примерно одну пятую часть воздуха.

Ошибка: думать, что растения только выделяют кислород. Такое представление возникает, если помнить лишь о фотосинтезе. При фотосинтезе растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород, но они также дышат. Чтобы проверить себя, различай эти процессы и помни, что растения тоже используют кислород при дыхании.

Ошибка: считать, что загрязнённый воздух опасен только на улице. Вредные примеси могут попадать в комнаты и накапливаться в них, например, если воздух плохо обновляется. Проверь себя: вспомни дым, пыль и аэрозоли как возможные загрязнители помещений. Регулярное проветривание помогает обновлять воздух, но важно также уменьшать источники загрязнения.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в теме, нужно знать, что живым организмам требуются условия для жизни, а газ может занимать пространство. Эти знания помогают понять наблюдения со стаканом и шаром. Тема связана с дыханием человека и животных, а также с жизнью растений и фотосинтезом. Позже она пригодится при изучении погоды, круговорота веществ в природе и способов охраны окружающей среды.

Что запомнить

• Воздух — смесь газов, окружающая Землю.
• Воздух невидим, но занимает место и находится вокруг нас.
• В воздухе больше всего азота, а кислорода — примерно одна пятая часть.
• Кислород необходим большинству организмов для дыхания.
• Растения используют углекислый газ при фотосинтезе.
• Загрязнение воздуха вредит живым организмам.
• Чистый воздух нужно беречь.