Атмосфера - воздушная оболочка Земли

Вся жизнь человека неразрывно связана с атмосферным воздухом. Причем для нормальной жизнедеятельности он должен удовлетворять многим параметрам. Температура, влажность, давление, процентное содержание углекислого газа, степень загрязненности - это лишь малая часть параметров, от которых зависит жизнедеятельность. При их отклонении от нормы у человека может ухудшиться трудоспособность, самочувствие и здоровье в целом.

Атмосфера - воздушная оболочка Земли

Атмосфера - воздушная, или газовая, оболочка Земли, мощностью до 2 - 3 тысяч километров, которая удерживается благодаря силам притяжения Земли. Четких внешних границ атмосфера не имеет и постепенно переходит в межпланетное пространство.

Атмосфера защищает Землю от переохлаждения и перегрева, от метеоритов, от жесткого ультрафиолетового излучения. Воздух необходим для дыхания, кроме того он эстетически значим.

Атмосфера Земли - это хорошо знакомый нам воздух, который находится повсюду, но человек его не замечает, так как он невидим и не имеет запаха.

Впервые состав воздуха был установлен французским ученым Антуаном Лавуазье . Он доказал, что воздух - это смесь в основном двух газов - азота и кислорода. Он нагревал металлическую ртуть в реторте на жаровне в течение 12 суток. Конец реторты был подведен под колокол, поставленный в сосуд с ртутью. В результате уровень ртути в колоколе поднялся примерно на 1/5. На поверхности ртути в реторте образовалось вещество оранжевого цвета - оксид ртути. Оставшийся под колоколом газ оказался непригодным для дыхания. Этим опытом было доказано, что в воздухе содержится примерно 4/5 азота и 1/5 кислорода (по объему).

В конце ХIX веке исследованиями было доказано, что в состав воздуха, кроме кислорода и азота, входят еще пять газообразных простых веществ: гелий Не, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe. Долгое время не удавалось получить соединения этих элементов. Поэтому их назвали благородными газами. Кроме того, в воздухе содержатся углекислый газ и водяные пары.

Постоянство состава атмосферы одно из необходимых условий для жизни на Земле. Кислород необходим для дыхания всех живых организмов, для процессов гниения, для горения, для работы промышленных предприятий и транспорта. Углекислый газ участвует в процессе фотосинтеза, в результате которого образуются органические вещества, и выделяется кислород. Кроме того, избыточное появление углекислого газа приводит к образованию смога, а также к парниковому эффекту.

В настоящее время различают постоянные, переменные и случайные составные части воздуха.

Постоянные компоненты воздуха - это кислород, азот и благородные газы, содержание их в воздухе одинаково везде у поверхности Земли.

Переменные компоненты воздуха - это углекислый газ, водяные пары, озон. Содержание их может сильно изменяться в зависимости от природных и промышленных условий.

К случайным компонентам воздуха относят пыль, микроорганизмы. пыльцу растений, некоторые газы, в том числе и те, которые образуют кислотные дожди.

Воздух, свободный от переменных и случайных частей, прозрачен, лишен цвета, вкуса и запаха.

Воздух необходим для дыхания животных и растений, для фотосинтеза. Растворенный в воде кислород воздуха служит для дыхания обитателей водной среды (рыб, водных растений)

Велика роль воздуха в процессах выветривания (разрушения) горных пород и для почвообразования. Под воздействием воздуха и бактерий минерализируются органические остатки - отжившие органические вещества превращаются в минеральные соединения и снова усваиваются растениями.

Из жидкого воздуха получают азот и кислород, используя разные температуры их кипения.

Жидкий кислород применяют в ракетных двигателях.

В медицине кислород служит для облегчения затрудненного дыхания. В этом случае кислородом заполняют специальные подушки. Кислородные маски необходимы в высотных полетах, в космосе и при работе под водой.

Кислород в громадных количествах расходуется при резке и сварке металлов, при сжигании топлива, в металлургии, химической промышленности.

Из вышесказанного видно, что много кислорода расходуется на разнообразную деятельность человека, тратится на процессы дыхания человека, животных, растений, а также на процессы гниения. Но все, же общая масса кислорода в воздухе заметно не изменяется. Это объясняется процессом фотосинтеза, происходящим в зеленых растениях на свету. В результате этого процесса масса кислорода в воздухе пополняется.

В целях сохранения кислорода в воздухе вокруг городов и крупных промышленных центров создаются зоны зеленых насаждений. Специальная служба систематически контролирует содержание кислорода в воздухе. При необходимости применяют меры по устранению загрязнения воздуха.

Практическая часть.

Изучение свойств, состава воздуха, продолжительности горения свечи в зависимости от объема воздуха в банке.

1. В сосуд с водой опускаем перевернутый вверх дном стакан. Вода не заполняет его, внутренняя поверхность стакана остается сухой. Не дает это сделать воздух, он занимает место.

Вывод: воздух, как и все тела в природе, занимает место.

2. Надуваем воздушный шар и давим на него с обеих сторон. Он сжимается. То же самое делаем с мячом. Он так же сжимается.

Вывод: воздух сжимаем.

3. Берем мяч и с силой ударяем им об пол. Мяч отскакивает, так как находящийся в нем воздух сначала сжимается, а потом расширяется.

Вывод: воздух упруг.

4. Конец трубки, находящейся в пустой коробке из-под сока, опускаем в стакан с водой. Коробку нагреваем руками. Через некоторое время наблюдаем выделение пузырьков газа.

Вывод: при нагревании воздух расширяется.

5. Вышеуказанное устройство (коробку из-под сока) опускаем в снег. Вода из стакана начинает подниматься по трубке в освобожденное от воздуха место.

Вывод: при охлаждении воздух сжимается.

6. При открывании балконной двери в прохладное время года, холодный воздух устремляется в комнату по низу (ноги чувствуют движение воздуха), а теплый уходит из комнаты сверху.

Вывод: горячий (теплый) воздух поднимается вверх.

7. Растения под снегом не замерзают зимой, так как между снежинками есть воздух.

Вывод: воздух плохо проводит тепло.

8. Для исследования состава воздуха воспользуемся литровой банкой, объем которой предварительно разделим на пять равных частей. Свечу поставим в чашу с водой, зажжем ее и аккуратно опустим размеченную банку. Свеча гаснет через несколько секунд, вода поднимается в банке на 1/5 часть.

Вывод: свеча погасла, так как израсходовался кислород, который занимает в воздухе 1/5 часть. Только кислород поддерживает горение.

9. Для изучения влияния воздуха на горение свечи, воспользуемся банками различными объемами. Зажигаем свечу и накрываем ее банкой объемом 0,5 литра. Засекаем время, в течение которого горит свеча, данные заносим в таблицу. Проводим подобные действия, используя банки других объемов (1 л, 2л, 3 л).

Таблица 2. Продолжительность горения свечи в зависимости от объема воздуха (кислорода) в банке

Объем воздуха, литр

Время горения свечи, сек.

Вывод: чем больше объем банки, тем дольше там горит свеча. Воздух необходим для горения веществ.

Заключение

Итак, воздух - это смесь газов в основном азота и кислорода. 1/5 часть воздуха занимает кислород. Кислород поддерживает дыхание и горение. Воздух, как и все тела в природе, занимает место. Воздух обладает упругостью, при нагревании воздух расширяется, а при охлаждении сжимается. Воздух плохо проводит тепло, поэтому деревья, находящиеся зимой под снегом не замерзают.