Атмосфера нашей планеты - это уникальная газовая смесь, содержащую азот, кислород, углекислый газ и некоторые другие компоненты. Она называется воздухом. Эта смесь обладает множеством свойств. Все важнейшие физико-химические и биологические процессы, происходящие вокруг нас в живой и неживой природе, полностью обусловлены составом воздуха, и зависимы от него. К ним можно отнести дыхание и горение, фотосинтез и реакции круговорота химических элементов в природе. Эта статья будет посвящена изучению физических и химических свойств газового состава атмосферы.
Также мы рассмотрим, в каких отраслях промышленности, медицины и сельского хозяйства могут быть использованы его физические характеристики. Например, те из них, которые являются наиболее существенными: удельный вес, плотность, упругость и теплопроводность. В статье также будет представлена информация о том, как используют воздух в современных технических приборах и устройствах, созданных с учетом его физических характеристик.
Газообразная смесь, которой мы дышим, с давних времен трактовалась различными философскими школами как уникальная субстанция, дающая жизнь. У индусов она называлась праной, у китайцев - ци.
В середине 18 века гениальный французский естествоиспытатель А. Лавуазье своими химическими опытами развенчивает ошибочную научную гипотезу о существовании особого вещества - флогистона. Оно, якобы, содержало частицы неизвестной энергии, дающей жизнь всему сущему на Земле. Лавуазье доказал, что состав и свойства воздуха определяются наличием двух основных газов: кислорода и азота. На их долю приходится более 98%. Оставшаяся часть включает углекислый газ, водород, инертные элементы и примеси промышленных отходов, например, газообразные оксиды азота или серы. Изучение свойств компонентов атмосферы послужило для человека стимулом к использованию этой газообразной смеси в различных отраслях техники и в быту.
Одним из первых ответов на вопрос, как человек использует свойства воздуха, будет следующий: он необходим нам для дыхания. Попав во время вдоха в верхние дыхательные пути, его порция достигает легких. В капиллярах альвеол кислород диффундирует в кровь. Она поставляет молекулы О 2 в межклеточную жидкость. Кровь непосредственно контактирует с клеточными мембранами, пропускающими кислород прямо в цитоплазму. Получив частицы О 2 , клетка расходует их в метаболических реакциях. В отличие от животных и человека, растения используют элементы атмосферы не только для дыхания, но и для фотосинтетических процессов, извлекая из него углекислый газ.
Пример, иллюстрирующий факт способности элементов атмосферы к поглощению тепловой энергии, проще сказать, к нагреванию, будет таким: если газоотводную трубку предварительно нагретой колбы с притертой пробкой опустить в емкость с холодной водой, то из трубки будут выходить пузырьки воздуха. Нагретая смесь азота и кислорода расширяется, не помещаясь больше в емкости. Часть воздуха выделяется и попадает в воду. При охлаждении колбы, объем газа в ней уменьшается и сжимается, и вода поступает вверх колбы по газоотводной трубке.
Рассмотрим еще один эксперимент, проводимый на уроках природоведения для учащихся 2 класса. Свойства воздуха, например, упругость и давление, наглядно видны, если надутый воздушный шар сжимать ладонями, а затем осторожно проколоть иглой. Резкий хлопок и разлетевшиеся лоскуты демонстрируют детям давление газа. Учащимся можно также объяснить, что эти свойства человек применил в производстве пневматических устройств, например, отбойных молотков, насосов для накачивания велосипедных камер, пневматического оружия.
Прозрачность, отсутствие цвета и запаха газообразной атмосферы, которая нас окружает, из собственного жизненного опыта хорошо известны ученикам 2 класса. Свойства воздуха, например, его легкость и подвижность, можно объяснить ребятам на примере ветровых электростанций. Их строят на возвышенностях и холмах. Ведь скорость движения воздуха зависит от высоты. Такие электростанции безопасны в эксплуатации и не наносят вред окружающей природе.
Как и другие вещества, компоненты атмосферы имеют массу. Для решения задач в курсе неорганической химии принято считать, что относительная молекулярная масса воздуха равна 29. Учитывая эту величину, можно узнать, какие газы легче атмосферы.
К ним относятся, например, гелий, водород. Чтобы создать летательный аппарат, человек проводил эксперименты и изучал свойства воздуха. Опыты увенчались успехом, и первый в мире полет на осуществили французские изобретатели братья Монгольфье уже в XVIII веке. Оболочка их аэростата была заполнена горячей смесью водорода, азота и кислорода.
Дирижабли - более маневренные и лучше управляемые устройства, поднимаются вверх потому, что их оболочки заполняют легкими газами, а именно гелием или водородом. Способность газовой смеси к сжатию человек применяет в таких устройствах, как воздушные тормоза. Ими оснащены автобусы, составы метро, троллейбусы. Приведенные примеры являются наглядной иллюстрацией того, как человек использует свойства воздуха.
Один из важнейших анализаторов нашего организма - слуховой. Он воспринимает в качестве внешних раздражителей колебания, называемые звуковыми волнами. Они давят на барабанную перепонку, вызывая в ней вибрации, которые передаются слуховым косточкам среднего уха. Порция воздуха постоянно находится в полости евстахиевой трубы и выравнивает давление на барабанную перепонку. Это препятствует ее деформации и разрыву, обеспечивая передачу звуковых колебаний во внутреннее ухо, где и происходит возбуждение. По слуховым нервам оно поступает в височную долю коры головного мозга, что вызывает возникновение слуховых ощущений. Подобные примеры показывают нам, как человек использует свойства воздуха для осуществления нормальной жизнедеятельности собственного организма.
Различные характеристики атмосферной смеси газов: плотность, удельный вес, теплопроводность, способность к сжатию и движению, широко применяются в нашей промышленности, медицине и в быту. Аппарат искусственного дыхания поставляет смесь обогащенную кислородом, непосредственно в легкие тяжелобольных людей и спасает им жизнь. Пылесос и кондиционер стали давно привычными в нашем обиходе.
Оба эти устройства используют сжатые компоненты атмосферы: пылесос струей втягивает частицы пыли и механических загрязнений с различных поверхностей. Поток холодных газов из кондиционера охлаждает помещение в жару. Эти примеры еще раз демонстрируют возможности того, как человек использует свойства воздуха в своей жизни.
Г де человек использует свойства воздуха
Работу выполнил Семёнов Владислав ученик 4 «В» класса ГБОУ СОШ №491 с углублённым изучением математики Классный руководитель: Кондратьева Мария Владимировна г. Санкт- Петербург 2013 г.
В последнее время человечество во многих машинах и технике использует воздух. Например: в ветряной мельнице, в ветряных электростанциях, в самолётах, в парашютах, в дирижаблях и даже в холодильниках и в компрессорах.
Но давайте рассмотрим всё по подробнее
Ветряная мельница История ветряной мельницы также уходит далеко в глубины веков. В древности для получения муки израильтяне, как и другие народы, мололи съедобные зерна «в жерновах». Работа на ручной мельнице была нелегкой. Постепенно вошли в обиход более тяжелые жернова, которые «вращались ослом» или другим животным. Точных известий об изготовлении первой ветряной мельницы история не сохранила. Но известно, что в Китае пользуются ветряками уже несколько тысячелетий. Крыльчатый ветродвигатель-самый древний и в то же время наилучший тип двигателя, к которому относится и ветряная мельница.
На чем основана работа ветряной мельницы Ветряная мельница - аэродинамический механизм, который выполняет механическую работу за счет энергии ветра, улавливаемой крыльями мельницы. Наиболее известным применением ветряных мельниц является их использование для помола муки. На протяжении долгого времени ветряные мельницы, наряду с водяными мельницами, были единственными машинами, которые использовало человечество.
Ветряные электростанции Ветряная электростанция - несколько ветрогенераторов, собранных в одном или нескольких местах. Крупные ветряные электростанции могут состоять из 100 и более ветрогенераторов. Иногда ветряные электростанции называют ветряными фермами. Ветряные электростанции строят в местах с высокой средней скоростью ветра - от 4,5 м/с и выше.
Ветряные электростанции Предварительно проводят исследование потенциала местности. Анемометры устанавливают на высоте от 30 до 100 метров, и в течение одного-двух лет собирают информацию о скорости и направлении ветра. Полученные сведения могут объединяться в карты доступности энергии ветра.
Первый дирижабль России "Учебный" - 1908 г. Дирижабль "Учебный" построен в России в 1908 году Поскольку дирижабль является летательным аппаратом легче воздуха, то он будет «плавать» в воздухе за счет Архимедовых сил, если его средняя плотность меньше или равна плотности атмосферы. Обычно оболочка классического дирижабля наполняется газом легче воздуха (водородом, гелием или метаном), при этом грузоподъёмность дирижабля пропорциональна внутреннему объёму оболочки с учётом массы конструкции.
Почему самолёты летают? На воду нельзя надёжно опереться-она жидкая. Однако водному лыжнику это удаётся, если он развивает достаточную скорость.Воздух-ещё менее плотное вещество,чем вода. Но если развить большую скорость, то, оказывается, и на него можно опереться. Это открытие позволило создать самолёты.
Почему самолёты летают? Самолеты весят значительно больше вытесняемого ими воздуха. Что же их удерживает в небе? Оказывается, им помогает подъемная сила. Но она работает лишь в том случае, если самолет движется в воздухе с большой скоростью. Во время движения воздух проходит над и под крыльями самолета. Благодаря специальной форме крыла воздух огибает его таким образом, что, проходя над крылом самолета, воздух разряжается, под крылом - сжимается. Таким образом, воздушные течения снизу «приподнимают» крылья, а сверху как бы «подталкивают» крылья кверху. Так создается подъемная сила.
Парусный корабль Парусные корабли плывут при помощи ветра
Спасибо за внимание!
На нашем интернет-уроке по окружающему миру мы поговорим о том, без чего бы не существовали мы, природа, планета Земля. Да! Это воздух. Что такое воздух?…
Воздух — это смесь газов: азота, кислорода, углекислого газа и других.
Газы не имеют формы. Они распространяются во все стороны и заполняют весь доступный объём.
Воздушная оболочка Земли — атмосфера — защищает нас от губительных космических лучей, от перегрева теплом, исходящим от Солнца, от переохлаждения.
Слои атмосферы:
Воздух необходим всему живому для дыхания и для создания органических веществ.
Смотрим познавательный видеоролик с 5.55
Какие свойства имеет воздух?
О свойствах поподробнее.
Сейчас вы видите все то, что вокруг вас: стены, компьютер, шкаф, за окном – дома, деревья, облака. А можем ли мы видеть воздух? Верите мне, что воздух находится вокруг нас повсюду? Есть ли он вообще? Может, его придумали? Докажем это?
Исследование 1 .
Возьмите соломинку и опустите ее в стакан с водой. Слегка подуйте в соломинку. Что появилось? Появятся пузырьки воздуха.
Вывод: При помощи зрения воздух всё же можно обнаружить в некоторых случаях.
Посмотрите на комнатные растения. Какого они цвета? А ваши стены? А как вы думаете, какого цвета воздух?
Открываем первое свойство воздуха: воздух невидимый и бесцветный
.
Исследование 2 . А сейчас вдохните глубоко, что вы почувствовали?… Пахнет чем-нибудь воздух? А как же запахи в кондитерской, аптеке? … Запах, мы ощущаем, когда частицы вещества попадают к нам в нос.
Вывод: Чистый воздух запаха не имеет .
Исследование 3 . Можно ли попробовать воздух на вкус? Лизните его. Какое свойства воздуха мы откроем?
Вывод: воздух не имеет вкуса
Исследование 4. Возьмите в руки книгу. Какой она формы? А теперь попробуйте взять в руки воздух. Получилось? Имеет ли воздух форму?
Вывод: воздух не имеет форму.
Исследование 5. Воздух упругий
Возьмите мяч, сожмите его руками. Ударьте мячом об пол. Что наблюдаете? Какое свойство воздуха обнаружилось?
Теперь посмотрите на эти два шарика. Какой из них более упругий? Почему?
Могу ли я сделать первый шарик таким же упругим, как и второй? Что для этого нужно сделать?…. Верно, добавить воздуха. А что происходит с шариком, когда мы добавляем воздух?…… (Воздух сжимается).
У вас, наверняка, есть велосипед. Какое свойство воздуха используется при накачивании насосом камеры колеса велосипеда? ….. также прыжки на спортивных велосипедов делают как раз из-за воздуха в шинах.
А где еще используется это свойство?…..
Исследование 6. Воздух легче воды, то есть менее плотный, чем вода.
Наберите в чашку воды. Попробуйте утопить в ней теннисный шарик. Что наблюдаете? Какое свойство воздуха обнаружили?
Вот почему вы не боитесь плавать, надев спасательный круг.
Исследование 7. Воздух — плохо проводит тепло.
Почему в домах в окна вставляют двойные рамы? Что находится между рамами? Какое свойство воздуха здесь проявляется?
Верно, между этими двойными стеклами находится воздух, который не пропускает холод и дома становится гораздо теплее. Так как воздух имеет низкую плотность, он плохо проводит тепло.
Если воздух плохо проводит тепло, почему земля под снегом остается теплой, и корни растений не замерзают? Ч то же греет землю, снег ли?….
Между снежинками — воздух, он не пропускает холод.
Подумайте, как сидят птички, когда на улице мороз? Почему?…. А что происходит с мехом животных к зиме?…
Мех животных, перья птиц сами по себе не греют, а греет воздух, находящийся между ними. Когда холодно, звери поднимают шерсть, птицы хохлятся, а человек надевает тёплый свитер, шубу.
Исследование 8. При нагревании расширяется
Почему люди в бане поднимаются на полок, ближе к потолку, чтобы попариться? Почему батареи в комнатах устанавливают внизу, под окном? Что происходит с горячим воздухом?
Да, когда воздух нагревается, воздух расширяется, то есть становится легче и поднимается вверх.
Теперь вы сможете объяснить по какому принципу летает воздушный шар?
А китайские фонарики?
А может ли быть одинаковая температура: днем и ночью? зимой и летом? у полюсов и на экваторе?
Что происходит с нагревшимся воздухом? (Поднимается). Что занимает освободившееся место? (Холодный воздух).
А это значит, на Земле происходит постоянное перемещение воздуха, а попросту дует ветер.
Ветер — это движение воздуха.
Ветра приносят и пользу и вред.
Представьте на минуту, что на Земле нет ветра. Нет ветра в нашем промышленно развитом городе, где есть заводы, фабрики, шахты, разрезы, взрывы. Что произойдет?
Трубы от заводов и фабрик выбрасывают дым высоко в небо. Там на высоте дуют мощные ветры. Они подхватывают клубы дыма и рвут их в клочья, развеивают, смешивают с чистым воздухом, быстро снижают опасность ядовитых газов. Высокие трубы отводят беду от живущих поблизости людей.
Есть ветра, которые приносят много бед.
Человек издавна научился использовать силу воздуха, как источник энергии.
Он изобрел парус
, который позволил ему отправиться в путешествие.
Уже 2-3 тысячи лет назад египтяне плавали по Средиземному морю на вполне совершенных парусных судах.
В Средние века строились ветряные колеса
для работы по хозяйству.
Однако и в современности ветряной двигатель играет все большую роль, так как в отличие от других источников он не загрязняет атмосферу.
Одним из способов передвижения по воздуху – воздушный шар, заполненный более легким, чем воздух газом или просто нагретым воздухом. Началом эры воздухоплавания следует считать 183 год, когда братья Монгольфье поднялись в воздух на воздушном шаре, заполненном горячим воздухом.
На воду нельзя надёжно опереться — она жидкая. Однако водному лыжнику это удаётся, если развить достаточную скорость. Воздух — ещё менее плотный, чем вода. Но если развить большую скорость, то оказывается на него можно опереться. Это открытие позволило создать более совершенные летательные аппараты.
Возможность передвижения по воздуху летательных аппаратов связана с тем, что воздух обладает выталкивающей силой. Например, если заполнить воздушный шарик более лёгким газом — водородом, то они полетят вверх.
Парашют может планировать по воздуха благодаря плотности воздуха.
Вы знаете, что вода при нагревании превращается в пар, газообразное состояние, а если пар остудить — получится опять жидкое состояние.
Оказывается, любой газ тоже можно превратить в жидкость, если охладить. Только для этого потребуется очень низкая температура.
Углекислый газ , охлажденный до твёрдого состояния, используют для замораживания продуктов и называют сухим льдом. А тает он при -78 градусов С.
Жидкий азот образуется при температуре -196 гр.С. Его используют в медицине.
Чистый кислород используют для дыхания больных. Им наполняют акваланги для подводного дыхания. кислородные маски есть в самолётах для чрезвычайных ситуаций.
А жидкий кислород нужен для окисления топлива космических кораблей. Ведь без кислорода невозможно не только дыхание, но и горение.
Все мы понимаем, что воздух нашей планете просто необходим. Его следует беречь!
Окружающий мир
Тема: Как человек использует свойства воздуха.
Цель: Сформировать понятие о воздухе и его свойствах.
Оборудование: кассета №1 «Роль воздуха в нашей жизни, расход воздуха»,
кассета №2 «Вода, воздух, газы, кислород»
иллюстрация о способах использования воздуха.
I. Постановка проблемы и актуализация знаний.
Сегодня мы с вами поговорим о воздухе и его свойствах.
- Давайте разберем вопросы в начале параграфа.
1. Какими способами можно доказать, что воздух не пустое место?
Ответ: Надо продемонстрировать его наличие.
а) Для этого надо веером помахать перед лицом. Мы почувствуем прикосновение, хотя веер до нас не прикасался. Значит, между веером и лицом есть какое-то тело. Это воздух.
Б. Перевернем стакан вверх дном и медленно опустим его в банку с водой.
- Попадает ли вода в стакан? Почему?
Ответ: Не попадает. Препятствует воздух.
2. Как называется воздушная оболочка Земли?
Ответ: Воздушная оболочка Земли называется атмосфера.
3. Как используют воздух животные и растения?
Ответ: Все живые организмы дышат, используя кислород воздуха.
Растения употребляют воздух для поглощения углекислого газа, который используют в фотосинтезе и выделяют кислород.
Воздух образует воздушную оболочку, которая окружает земной шар и с помощью озонового слоя защищает поверхность Земли от губительного ультрафиолетового облучения.
Прочитайте задание 1-ое на с. 24
Причем чем выполнять задание 1-ое на с. 24 посмотрим фрагмент фильма «Вода». (2 мин.)
Ответ: Вода океанов испаряется и в виде облаков переносится ветрами в другие места, где выпадают дожди, питаются реки.
- А как возникает ветер?
Ответ: Участки земной поверхности нагреваются по разному: ветер дует от менее нагретого участка к более нагретому.
Человек издавна научился использовать как источник энергии.
Он изобрел парус, который позволил ему отправиться в путешествие.
Уже 2-3 тысячи лет назад египтяне плавали по Средиземному морю на вполне совершенных парусных судах.
В Средние века строились ветряные колеса для работы по хозяйству.
Однако и в современности ветряной двигатель играет все большую роль, так как в отличие от других источников он не загрязняет атмосферу.
Одним из способов передвижения по воздуху - воздушный шар, заполненный более легким, чем воздух газом или просто нагретым воздухом. Началом эры воздухоплавания следует считать 183 год, когда братья Монгольфье поднялись в воздух на воздушном шаре, заполненном горячим воздухом.
Возможность передвижения по воздуху летательных аппаратов связана с тем, что воздух обладает выталкивающей силой.
Прочитайте об этом в материале для любознательных. с. 25.
- Так какой силой обладает воздух?
Если тело оказывается легче воздуха, то оно может летать. Воздух расширяется при нагревании. От этого он становится легче воздуха и поднимается вверх.
- Так что происходит с воздухом при нагревании?
Однако главный недостаток воздушного шара - его слабая управляемость.
Лишь самолеты обеспечили людям возможность передвигаться на значительные расстояния с большой скоростью.
- Прочитайте об этом текст на с. 26.
- О каком еще свойстве воздуха вы узнали?
(У него низкая плотность.)
- Благодаря низкой плотности воздуха обладает еще одним свойством: он плохо проводит тепло. На этом свойстве основано создание человеком теплых вещей. Шерстяные вещи и шубы сохраняют в себе толстую воздушную прослойку, которая не дает телу потерять тепло.
2-ое задание на с. 26.
Зачеркни неверное утверждение:
. Одежда нагревается от тела.
. Одежда нагревает тело.
Физминутка.
- Чтобы познакомиться с еще одним свойством воздуха, проведем опыт, который нам предложили в 3-ем задании (с. 26).
- Какой вывод? (с. 27).
- Как называется это свойство?
Ответ: Это свойство называется упругостью.
На этом свойстве основано использование воздуха в автомобильных шинах, мячах, надувных матрацах.
- Давайте повторим, о каких свойствах воздуха вы узнали?
Свойства воздуха:
- расширяется при нагревании,
- плохо проводит тепло,
- низкая плотность,
- упругость.
Воздух - это смесь газов: азота, кислорода, углекислого газа и других.
В воздухе содержится:
21% кислорода
78 % азота
0,9 % благородных газов и
0,03% углекислого газа,
Кроме этого в небольших количествах содержится водород.
- Посмотрите фрагмент фильма «Состав воздуха». «Газы». «Кислород» (6 мин.)
- Из каких газов состоит воздух?
4. Теперь разберем вопросы в конце параграфа на 28-ой стр.
- Какие свойства воздуха важнее всего для мяча, одеяла и парашюта?
Для мяча - упругость,
для одеяла - слабое проведение тепла,
для парашюта - плотность.
Откуда берутся вещества, из которых состоят живые организмы.
Какой именно газ воздуха создает основу всех органических веществ?
Ответы: Живые организмы состоят из органического вещества. Растения создают органические вещества из углекислого газа и воды.
Поэтому основной газ, из которого состоят тела живых организмов - углекислый газ.
Какой газ воздуха поддерживает температуру нашего тела и температуру в печи?
Каким образом?
Ответы: Высокая температура нашего тела поддерживается за счет тепла, полученного при окислении пищи. Это становится возможным благодаря кислороду. Кислород обеспечивает и горение дров в печи.
Задание 4,5,6.
Задание 7.
- Какой рисунок вы не раскрасите? (Ракету)
Задание 8.
Для улавливания ветряным колесом даже слабого ветерка и увеличения грузоподъемности парашюта и планера надо увеличить площадь опоры и уменьшить вес.
Задание 9.
Из азота делают удобрения.
Кислород используют для сварки.
Углекислый газ - добавляют в газированную воду.
Водородом заполняют воздушные шары.
Задание 10.
- Какая сила поднимает в воздух воздушный шары?
Воздушные шары поднимает выталкивающая сила.
Итог. - Что нового узнали на уроке?
- Как человек использует свойства воздуха?
Дома: Параграф 20, задание 4 и 8.
Воздух в нас и вокруг нас, он - непременное условие жизни на Земле. Знание свойств воздуха помогает человеку успешно применять их в быту, хозяйстве, строительстве и многом другом. На этом уроке мы продолжим изучать свойства воздуха, проведем много увлекательных опытов, узнаем об удивительных изобретениях человечества.
Тема: Неживая природа
Урок: Свойства воздуха
Повторим те свойства воздуха, о которых мы узнали на предыдущих уроках: воздух прозрачен, бесцветен, не имеет запаха, плохо проводит тепло.
В жаркий день оконное стекло прохладное наощупь, а подоконник и предметы стоящие на нем - теплые. Так происходит потому, что стекло - прозрачное тело, которое пропускает тепло, но само не нагревается. Воздух тоже прозрачен, поэтому хорошо пропускает солнечные лучи.
Рис. 1. Оконное стекло проводит солнечные лучи ()
Проведем несложный опыт: перевернутый вверх дном стакан опустим в широкий сосуд, наполненный водой. Мы почувствуем легкое сопротивление и увидим, что вода не может заполнить стакан, потому что воздух, находящийся в стакане, не “уступает” своего места воде. Если слегка наклонить стакан, не вынимая его из воды, из стакана выйдет воздушный пузырь, и часть воды войдет в стакан, но даже в таком положении стакана вода не сможет заполнить его полностью.
Рис. 2. Пузырьки воздуха выходят из наклоненного стакана, уступая место воде ()
Так происходит потому, что воздух, как и любое другое тело, занимает пространство в окружающем мире.
Используя это свойство воздуха, человек научился работать под водой без специального костюма. Для этого был создан водолазный колокол: под колокол-колпак, изготовленный из прозрачного материала, становятся люди и необходимое оборудование и колокол опускается при помощи подъемного крана под воду.
Воздух, находящийся под куполом, позволяет людям дышать некоторое время, достаточное для того, чтобы осмотреть повреждения корабля, опоры моста или дно водохранилища.
Для доказательства следующего свойства воздуха, необходимо плотно прикрыть пальцем левой руки отверстие велосипедного насоса, а правой рукой нажать на поршень.
Потом, не убирая пальца от отверстия, отпустить поршень. Палец, которым закрыто отверстие, чувствует, что воздух на него очень сильно давит. Но поршень с трудом, но сдвинется. Это означает, что воздух можно сжать. Воздух обладает упругостью, потому что когда мы отпускаем поршень, он сам возвращается в первоначальное положение.
Упругими называют тела, которые после прекращения сжатия принимают первоначальную форму. Например, если сжать пружину, а потом отпустить, она примет свою первоначальную форму.
Сжатый воздух тоже упруг, он стремится расшириться и занять прежнее место.
Для того, чтобы доказать, что воздух имеет массу, нужно сделать самодельные весы. Прикрепим сдутые воздушные шарики к концам палочки с помощью скотча. Положим длинную палочку на середину короткой, так чтобы концы уравновешивали друг друга. Соединим их ниткой. Прикрепим скотчем короткую палочку к двум банкам. Надуем один шарик и снова прикрепим его к палочке тем же кусочком скотча. Установим на прежнее место.
Мы увидим, как палочка наклоняется в сторону надутого шарика, потому что воздух, наполнивший шарик, делает его тяжелее. Из этого опыта можно сделать вывод, что воздух имеет массу и его можно взвесить.
Если воздух имеет массу, значит, он должен оказывать давление на Землю и все, что на ней находится. Так и есть, ученые подсчитали, что воздух атмосферы Земли оказывает на человека давление в 15 тонн (как три грузовика), но человек не чувствует этого, потому что в человеческом организме содержится достаточное количество воздуха, который оказывает давление такой же силы. Давление внутри и снаружи уравновешивается, поэтому человек ничего не ощущает.
Выясним, что происходит с воздухом при нагревании и охлаждении. Для этого проведем опыт: нагреем колбу со вставленной в нее стеклянной трубкой теплом своих рук и увидим, что из трубки в воду выходят пузырьки воздуха. Это происходит потому, что воздух в колбе при нагревании расширяется. Если накрыть колбу смоченной в холодной воде салфеткой, мы увидим, что вода из стакана по трубке поднимается вверх, потому что при охлаждении воздух сжимается.
Рис. 7. Свойства воздуха при нагревании и охлаждении ()
Чтобы узнать больше о свойствах воздуха, проведем еще один опыт: две колбы закрепим на трубке штатива. Они уравновешены.
Рис. 8. Опыт по определению движения воздуха
Но, если одну колбу нагреть, она поднимется выше другой, потому что горячий воздух легче холодного и поднимается вверх. Если над колбой с горячим воздухом закрепить полоски тонкой легкой бумаги, будет видно, как они трепещут и поднимаются вверх, показывая движение нагретого воздуха.
Рис. 9. Теплый воздух поднимается вверх
Знания этого свойства воздуха человек использовал при создании летательного аппарата - воздушного шара. Большая сфера, наполненная подогретым воздухом, поднимается высоко в небо и способна выдерживать вес нескольких человек.
Мы редко над этим задумываемся, но используем свойства воздуха каждый день: пальто, шапка или варежки не греют сами по себе - воздух в волокнах ткани плохо проводит тепло, поэтому, чем пушистее волокна, тем больше в них воздуха, а значит и теплее вещь, изготовленная из такой ткани.
Сжимаемость и упругость воздуха используют в надувных изделиях (надувные матрацы, мячи) и шинах различных механизмов (автомобили, велосипеды).
Рис. 14. Велосипедное колесо ()
Сжатый воздух может остановить на полном ходу даже железнодорожный состав. Воздушные тормоза установлены в автобусах, троллейбусах, составах метро. Воздух обеспечивает звучание духовых, ударных, клавишно-духовых инструментов. Когда барабанщик ударяет палочками по туго натянутой коже барабана, она колеблется, а воздух внутри барабана производит звук. В больницах установлены аппараты вентиляции легких: если человек не может самостоятельно дышать, его подключают к такому аппарату, который через специальную трубку подает в легкие обогащенный кислородом сжатый воздух. Сжатый воздух используют везде: в книгопечатании, строительстве, ремонте и др.
