Въздушни частици по време на нагряване и охлаждане. Колекция от погрешни схващания: космически кораб, навлизащ в атмосферата, се нагрява поради триене във въздуха
Въздухът и неговата защита
Въздухе смес от газове. Съставът на въздуха включва: кислород, азот, въглероден диоксид. По-голямата част от въздуха съдържа азот.
Свойства на въздуха
1. Въздухът е прозрачен
2. Въздухът е безцветен
3. Чистият въздух няма миризма
Какво се случва с въздуха, когато се нагрява и охлажда?
При нагряване въздухът се разширява.
Докато въздухът се охлажда, той се компресира.
Защо въздухът се разширява при нагряване и се свива при охлаждане?
Въздухът се състои от частици с интервали между тях. Частиците се движат постоянно и често се сблъскват. Когато въздухът се нагрее, те започват да се движат по-бързо и да се сблъскват по-силно. Поради това те отскачат на по-големи разстояния един от друг. Пролуките между тях се увеличават и въздухът се разширява. Когато въздухът се охлади, се случва обратното.
Отгатнете гатанка.
Преминава през носа в гърдите
И връщането е на път.
Той е невидим и все пак
Не можем да живеем без него.
Отговор: Въздух
Запишете отговора си. Какво дишаме?
Отговор: Ние дишаме въздух
Погледни картинките. Къде въздухът ще е най-чист?Попълнете кръгчето под тази снимка.
Запишете свойствата на чистия въздух.
Въздухът е прозрачен, няма цвят и мирис.
Въздухът може да ви стопли.
Дрехите не ви топлят сами по себе си, а защото не позволяват на тялото ви да губи топлина. Дрехите са добър въздушен капан. Топлината на тялото ви не може да проникне през уловената, тъй като е изолатор. Дебелите зимни дрехи също задържат много въздух. Вълнените дрехи са много топли, защото между вълната има много въздух. Птиците през зимата се опитват да разрошват перата си, за да поемат възможно най-много въздух между перата. Въздухът между двойните стъкла служи и за топлоизолация. Снегът е добър изолатор, защото задържа въздуха. Пътниците, попаднали в снежна буря, копаят убежища в снега, за да се стоплят.
Отговори на въпросите.
Какво има между стъклените прозорци?Отговор: Въздух
Под кой сняг растенията са по-топли: пухкави или утъпкани?Отговор: Растенията са по-топли под пухкав сняг.
Хората и другите живи същества се нуждаят от чист въздух, за да дишат. Но на много места, особено в големите градове, е замърсен. Някои фабрики и заводи отделят токсични газове, сажди и прах от комините си. Автомобилите отделят изгорели газове, които съдържат много вредни вещества.
Замърсяването на въздуха заплашва човешкото здраве и целия живот на Земята!
В наши дни много индустрии са установили контрол върху нивото на токсични вещества. Благодарение на тези мерки въздухът остава достатъчно чист и безопасен за живота. Днес фабриките се изграждат възможно най-далече от града. Учените помагат на индустрията да намери решения за замърсяването на въздуха. Например, те разработиха изпускателна тръба за автомобили, която ефективно филтрира изгорелите газове. Те създадоха нови автомобили - електрически автомобили, които няма да замърсяват въздуха.
Създадени са специални станции на различни места, те следят чистотата на въздуха в големите градове, като ежедневно измерват чистотата на въздуха, предоставят информация и следят ситуацията.
Въздухът има още едно интересно свойство - лошо провежда топлина. Много растения, които зимуват под сняг, не измръзват, защото между студените снежни частици има много въздух и снежната преспа прилича на топло одеяло, покриващо стъблата и корените на растенията. През есента катерицата, заекът, вълкът, лисицата и други животни се линят. Зимната козина е по-дебела и пищна от лятната. Между дебелите косми се задържа повече въздух и животните в снежната гора не се страхуват от замръзване.
(Учителят пише на дъската.)
Въздухът е лош проводник на топлина.
И така, какви свойства има въздухът?
V. Физкултурна минутка
VI. Затвърдяване на научения материал Изпълнение на задачи в учебната тетрадка
№ 1 (стр. 18).
- Прочетете заданието. Разгледайте чертежа и отбележете на схемата кои газообразни вещества влизат в състава на въздуха (Самопроверка със схемата в учебника на стр. 46.)
№ 2 (стр. 19).
Прочетете заданието. Запишете свойствата на въздуха. (След изпълнение на задачата се провежда самопроверка с бележки на дъската.)
№ 3 (стр. 19).
- Прочетете заданието. Какви свойства на въздуха трябва да се вземат предвид, за да се изпълни правилно задачата? (Когато въздухът се нагрява, той се разширява; когато се охлажда, се свива.)
Как да обясним, че въздухът се разширява при нагряване? Какво се случва с частиците, които го изграждат? (Частиците започват да се движат по-бързо и празнините между тях се увеличават.)
В първия правоъгълник начертайте как се подреждат частиците въздух при нагряване.
Как да обясним, че въздухът се компресира при охлаждане? Какво се случва с частиците, които го изграждат? (Частиците започват да се движат по-бавно и пространствата между тях стават по-малки.)
- Начертайте във втория правоъгълник как са подредени частиците въздух, докато се охлаждат.
№ 4 (стр. 19).
- Прочетете заданието. Какво свойство на въздуха обяснява това явление? (Въздухът е лош проводник на топлина.)
VII. Отражение
Групова работа
Прочетете първата задача от учебника на стр. 48. Опитайте се да обясните свойствата на въздуха.
Прочетете втората задача на стр. 48. Следвайте.
Какво замърсява въздуха? (Индустриални предприятия, транспорт.)
Разговор
Недалеч от къщата ми има фабрика. От прозорците си виждам висок тухлен комин. Гъсти черни облаци дим се изливат от него ден и нощ, карайки хоризонта завинаги да се скрие зад плътна, серозна завеса. Понякога изглежда, че това е заклет пушач, който дими града с неугасващата си лула Gulliver. Всички кашляме, кихаме, някои дори трябва да постъпят в болница. И поне за „пушача“: само дръпване и дръпване, дръпване и дръпване.
Децата плачат: отвратителна фабрика! Възрастните са ядосани: затворете го веднага!
И всеки чува в отговор: как така „гадно“?! Как да „затворим“ така?! Нашата фабрика произвежда стоки за хората. И, за съжаление, няма дим без огън. Ако изгасим пламъците на пещите, фабриката ще спре и няма да има стоки.
Една сутрин се събудих, погледнах през прозореца - дим нямаше! Гигантът спря да пуши, фабриката е на мястото си, коминът все още стърчи, но дим няма. Чудя се докога? Обаче гледам: и утре дим няма, и вдругиден, и вдругиден... Наистина ли затвориха напълно завода?
Къде отиде димът? Самите те казаха, че няма дим без огън.
Скоро стана ясно: най-после чуха нашите безкрайни оплаквания - прикрепиха димоуловители към фабричния комин, димоуловител, който не позволява на частиците сажди да излитат от комина.
И ето какво е интересно. Изглежда, че никой не се нуждаеше и дори вредният дим беше принуден да направи добро дело. Тя (или по-скоро сажди) сега се събира внимателно тук и се изпраща във фабрика за пластмаси. Кой знае, може би този мой флумастер е направен от същите сажди, уловени от димоуловителите. С една дума, капаните за дим са от полза за всички: нас, жителите на града (вече не се разболяваме), и самата фабрика (тя продава сажди, а не ги изхвърля, както преди), и купувачите на пластмасови изделия (включително филц химикалки).
Назовете начини за опазване чистотата на въздуха. (Устройства за пречистване на въздуха, електрически превозни средства.)
- За да почистят въздуха, хората садят дървета. Защо? (Растенията абсорбират въглероден диоксид и отделят кислород.)
Нека разгледаме отблизо листата на дървото. Долната повърхност на листа е покрита с прозрачно фолио и осеяна с много малки дупчици. Те се наричат „устица“; можете да ги видите добре само с лупа. Те се отварят и затварят, събирайки въглероден диоксид. В светлината на слънцето захарта, нишестето и кислородът се образуват от водата, която се издига от корените по стъблата на растенията и въглеродния диоксид в зелените листа.
Не напразно растенията се наричат „белите дробове на планетата“.
Какъв прекрасен въздух в гората! Съдържа много кислород и хранителни вещества. В крайна сметка дърветата отделят специални летливи вещества - фитонциди, които убиват бактериите. Смолистите миризми на смърч и бор, ароматът на бреза, дъб и лиственица са много полезни за хората. Но в градовете въздухът е съвсем различен. Мирише на бензин и изгорели газове, защото в градовете има много коли, работят заводи и фабрики, които също замърсяват въздуха. Дишането на такъв въздух е вредно за човек. За да почистим въздуха, засаждаме дървета и храсти: липа, топола, люляк.
ОБОБЩЕНИЕ НА УРОК ЗА ОКОЛНАТА СРЕДА
ЗА 3 КЛАС.
Образователен и образователен комплекс "Училище на Русия"
Предмет: Въздухът и неговата защита.
Целта на урока:
Да запознае учениците със състава и свойствата на въздуха.
Задачи:
- образователни:
да развият знания за значението на въздуха за всички живи същества
Земя;
в процеса на експерименти и практическа работа за формиране на знания
за основните свойства на въздуха;
развиват практически умения за работа с лабораторни материали
оборудване, провеждане на експерименти, провеждане на наблюдения;
анализират, обобщават и правят изводи въз основа на резултатите от наблюдението
дениум;
научете се да работите с хипотеза (предположение чрезактивен метод
и практически подход).
Образователни:
създава условия за личностно развитие на ученика; ревитализация
самостоятелна дейност и групова работа; метод на развитие-
способност за конструктивно творчество, наблюдателност, способност за сравнение
правят изводи;
- образователни:
създаване на условия за възпитание на уважение към околната среда
заобикаляща среда;
създават условия за развитие на комуникативна култура, умения
работа в групи, изслушване и зачитане на мнението на другите;
чувства на взаимопомощ и подкрепа.
Оборудване: за студенти: учебник „Светът около нас, 3 клас” на А.А.
Шакова; работна тетрадка; лупа, дървен лист
от учителя: учебник, работна тетрадка, презентация, електронно приложение
учебник; найлонов плик, лабораторно оборудване: колба, спиртна лампа,
кърпа за експеримент, лупа, лист от дърво, компютър, презентация, мултимедия
нов проектор, екран.
ПО ВРЕМЕ НА ЗАНЯТИЯТА.
аз Организационен момент (2 мин.)
Проверка на местата за сядане и готовността за час.
Днес в клас ще работите по групи. Какви правила за работа в група трябва да запомните и спазвате?
(Работете според възможностите си; изслушвайте всички
всеки член на групата внимателно, без да прекъсва;
говорете ясно и по същество; подкрепете своите другари;
ако не сте съгласни с някого, кажете го учтиво,
изберете за капитан този, който може да избира
най-доброто решение заедно с всички; запомни: изпълнявай
За мен е чест да умра от името на групата)
II. Актуализиране на знанията. Проверка на домашните. (4 минути)
Мишена: затвърдяване на знанията, придобити в предишни уроци
( Презентация ):
Обобщение на етапа.
III. Самоопределение за дейност. (1 минута)
Познайте гатанката:
Преминава през носа в гърдите
И връщането е на път.
Той е невидим, но все пак
Не можем да живеем без него.
(Въздух)
Как позна?
(Ние дишаме въздух, не можем да живеем без него,
но не го виждаме)
Какво мислите, че ще бъде обсъдено в клас днес?
(За въздуха, неговия състав и свойства)
IV. Работа по темата на урока (20 минути)
Разговор
На нашата планета има 5 океана. Как се казват?
(Арктика, Тихия океан, Атлантическия океан, Индия и Юг)- В света има още един много важен океан - най-големият, и всеки ден, всеки час, всяка минута, без да го забелязваме, ние "плуваме" в него. Как се казва този океан? (Въздух)
Океанът от въздух има свое научно име. Нашите ученици ще ви разкажат повече за това...
Студентско представяне . Предварително подготвените ученици правят презентация.
Мишена: работа с образователни, научно-популярни текстове, достъпни за ученици от начален етап, правилно и съзнателно четене на глас. Изграждане на монологично изказване по предложена тема, по зададен въпрос .
Слоят въздух около нашата планета се нарича атмосфера.
Атмосферата е гигантска въздушна обвивка, която се простира нагоре на стотици километри. Дебелината на атмосферата варира в различните части на планетата.
Атмосферата предпазва земята от излишната топлина и студ и от прекомерната слънчева радиация. Ако внезапно изчезне, тогава водата и другите течности на Земята моментално ще кипнат и слънчевите лъчи ще изгорят всички живи същества.
Океанът от въздух - атмосферата - е много важен за живота.
Могат ли живите същества да оцелеят без въздух? (Не)
Защо? (Можеш да се задушиш и да умреш)
Наистина, ако поемете дълбоко въздух, покрийте устата и носа си с длан и пребройте наум: едно, две, три... Преди да преброите до 60, наистина ще искате да поемете глътка чист въздух.
Когато човек отива под вода, изкачва се високо в планините или лети в космоса, той винаги трябва да има запас от въздух със себе си.
Ако въздушният океан внезапно изчезне, нашата планета ще се превърне в безжизнена планета за няколко минути.
Защо въздушният океан е толкова важен? (Отговорите на децата)
Въздушната обвивка на Земята е нейната удивителна „риза“. Благодарение на него планетата не прегрява от слънчевите лъчи и не замръзва от космическия студ. Тази „риза“ предпазва Земята от удари на метеорити. Те просто изгарят във въздуха. Така че Земята просто се нуждае от въздушна „риза“ и само благодарение на нея съществува интелигентен живот на Земята, единствената планета в Слънчевата система.
Възможно ли е да се провери дали има въздух? Какво мислиш?
(Отговорите на децата)
Много е лесно да се провери дали въздухът наистина съществува. Опитайте да махнете с ръка. Какво чувстваш?
(Движение на въздуха)
В ръцете си държа празна найлонова торбичка. Ще го размахам и ще прищипя краищата. Защо торбата се наду и стана еластична?
(там има въздух)
Какво е значението на въздуха за хората, растенията и животните?
(Въздухът е необходим за дишане, предпазва Земята от
прегряване и охлаждане, от метеорити, от
вредните слънчеви лъчи).
Много добре!
Физкултурна минута (1 мин.)
Ще починем малко
Да станем и да поемем дълбоко въздух.
Ръцете отстрани, напред.
Зайчето чака в края на гората.
Зайчето скачаше под храста,
Каните ни в дома си.
Ръцете надолу, на колана, нагоре,
Бягаме от всички.
(Бяга на място.)
Хайде бързо да бягаме в клас,
Ще слушаме историята там.
Проверка на годността.
Практическа работа „Състав и свойства на въздуха“. Работа в тетрадка (стр. 27-29)
Мишена: учат децата да наблюдават, да правят хипотези, да анализират и да правят заключения въз основа на практически действия.
Прочетете стихотворението. Какво можете да научите за въздуха от него?
(Въздухът е смес от газове)
Отворете учебника на стр. 46. Разгледайте диаграмата „Състав на въздуха”.
Какви газове са включени във въздуха?
(Кислород, азот и въглероден диоксид)
Какъв газ има най-много във въздуха? (азот)
Какъв газ има най-малко във въздуха? (Въглероден двуокис).
Хората научиха какъв е съставът на въздуха едва преди 200 години. Джоузеф Пристли и Антоан Лавоазие са първите, които изучават състава на въздуха и неговите свойства.
Когато живите същества дишат, те абсорбират кислород от въздуха и отделят въглероден диоксид.
Работа по двойки
Покрийте си учебниците.
Отворете тетрадките си на стр. 27 и изпълнете сами задача No1.
(Сами или с помощта на учебник се запишете за
диаграма кои газообразни вещества са включени във въздуха
дух. Маркирайте с моливи в различни цветове (според вашите предпочитания)
бор), какъв газ поглъщат живите същества при дишане,
и кой е маркиран. Дешифрирайте устройствата, които сте използвали
запомнящи се обозначения).
Разменете тетрадки и си проверете взаимно работата. Направете заключение, оценете работата.
Върнете тетрадките един на друг. Тествайте се с помощта на учебника. Поправи грешките. Оценете работата си. Изберете желаната икона:
Долен ред . – Кой изпълни задачата без грешки?
Много добре.
Кой изпита затруднения по време на задачата?
Коригирайте грешките си и обръщайте повече внимание в клас.
Момчета, какви свойства има въздухът?
(Въздухът е еластичен, ... (предположения на децата)
Нека направим няколко експеримента и да видим дали сте прав.
По време на практическата работа ще изпълним задача No 2 в тетрадката.
Погледнете таблицата и ми кажете на какви въпроси трябва да отговорим в резултат на нашите наблюдения?
(Попълнете таблицата въз основа на резултатите от изследването.
Свойства на въздуха
Какво изучаваме
Заключение
Прозрачен или непрозрачен е въздухът?
Въздухът има ли цвят?
Въздухът има ли миризма?
Какво се случва с въздуха при нагряване?
Какво се случва с въздуха, когато се охлади?
- Как мислите, че трябва да се отговори на първия въпрос? (отговорите на децата)
Какво ще ни помогне да докажем това? (детски хипотези).
- Момчета, вземете учебника, кажете ми, прозрачен ли е?
Погледнете вратата, прозрачна ли е? Виждат ли се други през тези обекти?
Защо виждаме врата, учебник, дъска, бюро? Обсъдете и дайте своите предположения.
( Въздухът е прозрачен)
- Запишете резултата в таблица. (Въздухът е чист)
Какъв е следващият въпрос? (Въздухът има ли цвят?)
Как можете да отговорите на този въпрос? Как да докажа това?
(Изявления на децата)
(Ако на децата им е трудно, учителят ги подсказва)
- Какъв цвят е дъската? (зелен)
Какъв цвят е шкафът? (кафяв)
Какъв цвят е креда? (бял)
Какъв цвят е въздухът? (Няма цвят )
Запишете констатациите си в таблица (Въздухът няма цвят).
Прочетете третия въпрос.
(Въздухът има ли миризма?)
Какво можете да познаете? Какви доказателства можем да използваме?
(Изявления на децата)
(Ако на децата им е трудно, учителят ги подсказва)
Хора, вдигнете ръка, кой от вас бешевъв фризьорски салон, в кафене, в клиника? Представете си, че сте помолени да разберете къде се намирате със затворени очи? Възможно ли е? как? Обсъдете и дайте своите предположения.
( Можем да определим къде може да сме по миризмата. Знаем, че частиците на аромата се смесват с частиците на въздуха. Благодарение на това ние миришем. Но чистият въздух няма миризма.)
Запишете резултата в таблица. (Въздухът няма мирис)
- КаквоКакво се случва с въздуха, когато се нагрява и охлажда? Ще разберем това чрез експерименти.
Опит No1.
Мишена: разберете какво се случва с въздуха при нагряване.
Да вземем колба с тръба. Нека поставим тръбата във водата. какво виждаме
(Водата не влиза в тръбата; въздухът не я пропуска).
Ще загреем колбата. какво става сега
(Въздушни мехурчета започнаха да излизат от тръбата.)
( Въздухът се разширява при нагряване ) - запис в тетрадка).
Опит No2.
Мишена: разберете какво се случва с въздуха, когато се охлади.
Поставете студена, влажна кърпа върху колбата. какво виждаме
(Водата се издига в тръбата. Въздухът сякаш отстъпва
водна част от мястото си)
Какъв извод може да се направи въз основа на наблюденията?
( Когато въздухът се охлажда, той се компресира) запис в тетрадка)
Въздухът има още едно интересно свойство. За да разберем, нека изпълним задача № 4 на стр. 28.
Прочетете историята на мъдрата костенурка и изпълнете нейните задачи.
(Един от учениците чете приказката на глас)
Помислете какво свойство на въздуха е описано в историята?
(Детски предположения)
Нека се проверим. Прочетете текста в раздела „Изпробвайте се“.
Много добре!
И така, какви свойства има въздухът?
(Въздухът е прозрачен, безцветен, без мирис, когато
При нагряване се разширява, а при охлаждане се свива.
еластичен, провежда топлина лошо)
Много добре!
V. Физкултурна минута (1 мин.)
Да станат силни и ловки
Да започнем тренировките.
Вдишайте през носа и издишайте през устата.
Да дишаме дълбоко и тогава
Стъпете на място, бавно,
Колко хубаво е времето!
Проверихме позата ви
И дръпнаха лопатките си.
Ходим на пръсти
А сега – по петите.
Проверка на годността.
VI. Затвърдяване на изучения материал. Работа в тетрадка (5 мин.)
Мишена: затвърдете придобитите знания
Прочетете задача No3 на стр. 28 в тетрадката си.
(Използвайте схематична диаграма, за да покажете как
разчита на частици въздух за отопление и охлаждане)
Какви свойства на въздуха трябва да се вземат предвид, за да се изпълни правилно задачата?
(При нагряване въздухът се разширява, а при охлаждане,
Дения се смалява)
Как да обясним, че въздухът се разширява при нагряване? Какво се случва с частиците, които го изграждат?
(Частиците започват да се движат по-бързо и между
ki между тях се увеличава)
В първия правоъгълник начертайте как се подреждат частиците въздух при нагряване.
Как да обясним, че въздухът се компресира при охлаждане? Какво се случва с частиците, които го изграждат?
(Частиците започват да се движат по-бавно, между
ужасите между тях намаляват)
Начертайте във втория правоъгълник как са подредени частиците въздух, докато се охлаждат.
(След изпълнение на задачата се извършва самопроверка на слайда:
VII. Размисъл (4 мин.)
Групова работа
Прочетете втората задача на стр.48. Завършете го.
(Прочетете текста „Въздухът трябва да е чист”. Намерете информация в него: За източниците на замърсяване на въздуха; за начините за опазване чистотата на въздуха.)
Какво замърсява въздуха?
(Заводи и фабрики, автомобили)
Какви методи за защита на въздуха познавате?
(Инсталация за събиране на сажди, прах,
токсични газове, електрически превозни средства)
Разговор (5 минути)
В града има фабрика. Ден и нощ от комина му излизаха облаци дим. Жителите на града кашляха, кихаха, а някои дори бяха приети в болница. Дори искаха да затворят фабриката, но как биха могли без стоки?
Един ден димът спря да излиза от комина на фабриката. Скоро стана ясно, че към тръбата са монтирани димоуловители, които предотвратяват излитането на частици сажди от тръбата.
И ето какво е интересно. Сега саждите се събират внимателно и се изпращат във фабрика за пластмаси, където се произвеждат различни пластмасови неща.
С една дума, всички печелят от капана за дим - както жителите на града, така и фабриката (продава сажди), и производителите на пластмаса.
Назовете начини за опазване чистотата на въздуха.
(Устройства за пречистване на въздуха, електрически превозни средства)
Можете ли по някакъв начин да повлияете на чистотата на въздуха?
(Можете да засадите растения, те пречистват въздуха)
Защо растенията абсорбират въглероден диоксид и отделят кислород?
(Детски предположения)
Нека да разгледаме отблизо листата на дървото. Долната повърхност на листа е покрита с прозрачно фолио и осеяна с малки дупки. Те се наричат "устицата". Те се отварят и затварят, събирайки въглероден диоксид. В светлината на слънцето захарта, нишестето и кислородът се образуват от водата, която се издига от корените по стъблата на растенията и въглеродния диоксид в зелените листа. Ето защо растенията се наричат „белите дробове на планетата“.
VIII. Обобщаване на урока. (2 минути)
Какво е въздух? (Смес от газове - азот, кислород и въглероден диоксид)
Назовете свойствата на въздуха.
(Въздухът е прозрачен, безцветен, без мирис, еластичен,
разширява се при нагряване, свива се при охлаждане,
провежда лошо топлина)
Какво ново научихте в урока?
IX. Домашна работа (1 мин.)
Работна тетрадка: № 5 (стр. 29)
атмосфера(от гръцки atmos - пара и spharia - топка) - въздушната обвивка на Земята, въртяща се с нея. Развитието на атмосферата е тясно свързано с геоложките и геохимичните процеси, протичащи на нашата планета, както и с дейността на живите организми.
Долната граница на атмосферата съвпада с повърхността на Земята, тъй като въздухът прониква в най-малките пори на почвата и се разтваря дори във вода.
Горната граница на височина 2000-3000 км постепенно преминава в открития космос.
Благодарение на атмосферата, която съдържа кислород, животът на Земята е възможен. Атмосферният кислород се използва в процеса на дишане на хора, животни и растения.
Ако нямаше атмосфера, Земята щеше да е тиха като Луната. В крайна сметка звукът е вибрацията на частиците въздух. Синият цвят на небето се обяснява с факта, че слънчевите лъчи, преминавайки през атмосферата, като през леща, се разлагат на съставните си цветове. В този случай лъчите от сини и сини цветове се разпръскват най-много.
Атмосферата улавя по-голямата част от слънчевата ултравиолетова радиация, която има пагубен ефект върху живите организми. Той също така задържа топлината близо до повърхността на Земята, предотвратявайки охлаждането на нашата планета.
Структурата на атмосферата
В атмосферата могат да се разграничат няколко слоя, различаващи се по плътност (фиг. 1).
Тропосфера
Тропосфера- най-долният слой на атмосферата, чиято дебелина над полюсите е 8-10 км, в умерените ширини - 10-12 км, а над екватора - 16-18 км.
Ориз. 1. Структурата на земната атмосфера
Въздухът в тропосферата се нагрява от земната повърхност, тоест от сушата и водата. Следователно температурата на въздуха в този слой намалява с височина средно с 0,6 °C на всеки 100 m. На горната граница на тропосферата тя достига -55 °C. В същото време в района на екватора на горната граница на тропосферата температурата на въздуха е -70 °C, а в района на Северния полюс -65 °C.
Около 80% от масата на атмосферата е концентрирана в тропосферата, почти цялата водна пара е разположена, възникват гръмотевични бури, бури, облаци и валежи, възниква вертикално (конвекция) и хоризонтално (вятър) движение на въздуха.
Можем да кажем, че времето се формира главно в тропосферата.
Стратосфера
Стратосфера- слой на атмосферата, разположен над тропосферата на височина от 8 до 50 km. Цветът на небето в този слой изглежда лилав, което се обяснява с рядкостта на въздуха, поради което слънчевите лъчи почти не се разпръскват.
Стратосферата съдържа 20% от масата на атмосферата. Въздухът в този слой е разреден, практически няма водни пари и следователно почти не се образуват облаци и валежи. В стратосферата обаче се наблюдават стабилни въздушни течения, чиято скорост достига 300 км/ч.
Този слой е концентриран озон(озонов екран, озоносфера), слой, който абсорбира ултравиолетовите лъчи, предотвратявайки достигането им до Земята и по този начин защитавайки живите организми на нашата планета. Благодарение на озона температурата на въздуха на горната граница на стратосферата варира от -50 до 4-55 °C.
Между мезосферата и стратосферата има преходна зона - стратопаузата.
Мезосфера
Мезосфера- слой на атмосферата, разположен на височина 50-80 km. Плътността на въздуха тук е 200 пъти по-малка, отколкото на повърхността на Земята. Цветът на небето в мезосферата изглежда черен и звездите се виждат през деня. Температурата на въздуха пада до -75 (-90)°C.
На надморска височина 80 км започва термосфера.Температурата на въздуха в този слой рязко се повишава до височина 250 m и след това става постоянна: на височина 150 km достига 220-240 ° C; на височина 500-600 km надвишава 1500 °C.
В мезосферата и термосферата под въздействието на космическите лъчи газовите молекули се разпадат на заредени (йонизирани) частици от атоми, така че тази част от атмосферата се нарича йоносфера- слой от много разреден въздух, разположен на височина от 50 до 1000 km, състоящ се главно от йонизирани кислородни атоми, молекули на азотен оксид и свободни електрони. Този слой се характеризира с висока електрификация и дълги и средни радиовълни се отразяват от него, като от огледало.
В йоносферата се появяват сияния - сиянието на разредени газове под въздействието на електрически заредени частици, летящи от Слънцето - и се наблюдават резки колебания в магнитното поле.
Екзосфера
Екзосфера- външният слой на атмосферата, разположен над 1000 km. Този слой се нарича още сфера на разсейване, тъй като частиците газ се движат тук с висока скорост и могат да бъдат разпръснати в космоса.
Атмосферен състав
Атмосферата е смес от газове, състояща се от азот (78,08%), кислород (20,95%), въглероден диоксид (0,03%), аргон (0,93%), малко количество хелий, неон, ксенон, криптон (0,01%), озон и други газове, но съдържанието им е незначително (табл. 1). Съвременният състав на въздуха на Земята е установен преди повече от сто милиона години, но рязко нарасналата човешка производствена дейност все пак доведе до неговата промяна. В момента има увеличение на съдържанието на CO 2 с приблизително 10-12%.
Газовете, които изграждат атмосферата, изпълняват различни функционални роли. Но основното значение на тези газове се определя преди всичко от факта, че те много силно поглъщат лъчиста енергия и по този начин оказват значително влияние върху температурния режим на земната повърхност и атмосферата.
Таблица 1. Химичен състав на сухия атмосферен въздух близо до земната повърхност
|
Обемна концентрация. % |
Молекулно тегло, единици |
|
|
Кислород |
||
|
Въглероден двуокис |
||
|
Азотен оксид |
||
|
от 0 до 0,00001 |
||
|
серен диоксид |
от 0 до 0,000007 през лятото; от 0 до 0,000002 през зимата |
|
|
От 0 до 0,000002 |
46,0055/17,03061 |
|
|
Азог диоксид |
||
|
Въглероден окис |
азот,Най-често срещаният газ в атмосферата, той е химически слабо активен.
Кислород, за разлика от азота, е химически много активен елемент. Специфичната функция на кислорода е окисляването на органичната материя на хетеротрофни организми, скали и недостатъчно окислени газове, изпускани в атмосферата от вулкани. Без кислород не би имало разлагане на мъртва органична материя.
Ролята на въглеродния диоксид в атмосферата е изключително голяма. Той навлиза в атмосферата в резултат на процесите на горене, дишане на живите организми и гниене и е преди всичко основният строителен материал за създаването на органична материя по време на фотосинтезата. В допълнение, способността на въглеродния диоксид да предава късовълнова слънчева радиация и да абсорбира част от топлинната дълговълнова радиация е от голямо значение, което ще създаде така наречения парников ефект, който ще бъде разгледан по-долу.
Атмосферните процеси, особено топлинният режим на стратосферата, също се влияят от озон.Този газ служи като естествен абсорбатор на ултравиолетовото лъчение от слънцето, а поглъщането на слънчевата радиация води до нагряване на въздуха. Средните месечни стойности на общото съдържание на озон в атмосферата варират в зависимост от географската ширина и времето на годината в рамките на 0,23-0,52 cm (това е дебелината на озоновия слой при приземно налягане и температура). Има увеличение на съдържанието на озон от екватора към полюсите и годишен цикъл с минимум през есента и максимум през пролетта.
Характерно свойство на атмосферата е, че съдържанието на основните газове (азот, кислород, аргон) се променя леко с надморска височина: на височина 65 km в атмосферата съдържанието на азот е 86%, кислород - 19, аргон - 0,91 , на височина 95 км - азот 77, кислород - 21,3, аргон - 0,82%. Постоянността на състава на атмосферния въздух вертикално и хоризонтално се поддържа чрез смесването му.
Освен газове, въздухът съдържа водна параИ твърди частици.Последните могат да имат както естествен, така и изкуствен (антропогенен) произход. Това са прашец, малки солни кристали, пътен прах и аерозолни примеси. Когато слънчевите лъчи проникнат през прозореца, те могат да се видят с просто око.
Особено много прахови частици има във въздуха на градовете и големите индустриални центрове, където емисиите на вредни газове и техните примеси, образувани при изгарянето на гориво, се добавят към аерозолите.
Концентрацията на аерозоли в атмосферата определя прозрачността на въздуха, което влияе на слънчевата радиация, достигаща земната повърхност. Най-големите аерозоли са кондензационните ядра (от лат. кондензация- уплътняване, сгъстяване) - допринасят за превръщането на водните пари във водни капчици.
Значението на водната пара се определя преди всичко от факта, че тя забавя дълговълновото топлинно излъчване от земната повърхност; представлява основната връзка на големи и малки цикли на влага; повишава температурата на въздуха по време на кондензация на водни легла.
Количеството водна пара в атмосферата варира във времето и пространството. Така концентрацията на водна пара на земната повърхност варира от 3% в тропиците до 2-10 (15)% в Антарктика.
Средното съдържание на водна пара във вертикалния стълб на атмосферата в умерените ширини е около 1,6-1,7 cm (това е дебелината на слоя кондензирана водна пара). Информацията за водните пари в различните слоеве на атмосферата е противоречива. Предполага се например, че в диапазона на надморската височина от 20 до 30 km специфичната влажност нараства силно с надморската височина. Последвалите измервания обаче показват по-голяма сухота на стратосферата. Очевидно специфичната влажност в стратосферата зависи малко от надморската височина и е 2-4 mg / kg.
Променливостта на съдържанието на водна пара в тропосферата се определя от взаимодействието на процесите на изпарение, кондензация и хоризонтален транспорт. В резултат на кондензацията на водните пари се образуват облаци и падат валежи под формата на дъжд, градушка и сняг.
Процесите на фазови преходи на водата протичат предимно в тропосферата, поради което облаците в стратосферата (на надморска височина 20-30 km) и мезосферата (близо до мезопаузата), наречени перлени и сребристи, се наблюдават сравнително рядко, докато тропосферните облаци често покриват около 50% от цялата земна повърхност.
Количеството водна пара, което може да се съдържа във въздуха, зависи от температурата на въздуха.
1 m 3 въздух при температура -20 ° C може да съдържа не повече от 1 g вода; при 0 °C - не повече от 5 g; при +10 °C - не повече от 9 g; при +30 °C - не повече от 30 g вода.
Заключение:Колкото по-висока е температурата на въздуха, толкова повече водна пара може да съдържа.
Въздухът може да бъде богатИ не е наситенводна пара. Така че, ако при температура от +30 ° C 1 m 3 въздух съдържа 15 g водна пара, въздухът не е наситен с водна пара; ако 30 г - наситен.
Абсолютна влажност- това е количеството водна пара, съдържащо се в 1 m 3 въздух. Изразява се в грамове. Например, ако казват „абсолютната влажност е 15“, това означава, че 1 m L съдържа 15 g водна пара.
Относителна влажност- това е съотношението (в проценти) на действителното съдържание на водна пара в 1 m 3 въздух към количеството водна пара, което може да се съдържа в 1 m L при дадена температура. Например, ако радиото излъчи прогноза за времето, че относителната влажност е 70%, това означава, че въздухът съдържа 70% от водните пари, които може да задържи при тази температура.
Колкото по-висока е относителната влажност, т.е. Колкото по-близо е въздухът до състояние на насищане, толкова по-вероятни са валежи.
В екваториалната зона се наблюдава винаги висока (до 90%) относителна влажност на въздуха, тъй като там температурата на въздуха остава висока през цялата година и се получава голямо изпарение от повърхността на океаните. Относителната влажност също е висока в полярните райони, но тъй като при ниски температури дори малко количество водна пара прави въздуха наситен или близък до наситен. В умерените географски ширини относителната влажност варира според сезоните – тя е по-висока през зимата, по-ниска през лятото.
Относителната влажност на въздуха в пустините е особено ниска: там 1 m 1 въздух съдържа два до три пъти по-малко водни пари, отколкото е възможно при дадена температура.
За измерване на относителната влажност се използва влагомер (от гръцки hygros - мокър и metreco - измервам).
Когато се охлади, наситеният въздух не може да задържи същото количество водна пара; той се сгъстява (кондензира), превръщайки се в капчици мъгла. Мъгла може да се наблюдава през лятото в ясна, хладна нощ.
Облаци- това е същата мъгла, само че се образува не на земната повърхност, а на определена височина. Когато въздухът се издига, той се охлажда и водните пари в него кондензират. Получените малки капчици вода образуват облаци.
Образуването на облак също включва прахови частициокачени в тропосферата.
Облаците могат да имат различни форми, които зависят от условията на тяхното образуване (табл. 14).
Най-долните и тежки облаци са слоести. Те се намират на надморска височина от 2 км от земната повърхност. На височина от 2 до 8 км могат да се наблюдават по-живописни купести облаци. Най-високите и леки са перестите облаци. Те се намират на надморска височина от 8 до 18 км над земната повърхност.
|
Семейства |
Видове облаци |
Външен вид |
|
А. Горна облачност - над 6 км |
I. Цирус |
Нишковидни, влакнести, бели |
|
II. Цирокумулус |
Слоеве и ръбове от малки люспи и къдрици, бели |
|
|
III. Циростратус |
Прозрачен белезникав воал |
|
|
Б. Средна облачност - над 2 км |
IV. Висококупест |
Слоеве и ръбове от бял и сив цвят |
|
V. Алтостратифицирани |
Гладък воал с млечносив цвят |
|
|
Б. Ниска облачност – до 2 км |
VI. Nimbostratus |
Плътен безформен сив слой |
|
VII. Слоесто-купест |
Непрозрачни слоеве и ръбове със сив цвят |
|
|
VIII. Наслоен |
Непрозрачен сив воал |
|
|
D. Облаци с вертикално развитие - от долния към горния слой |
IX. Кумулус |
Клубовете и куполите са ярко бели, с разкъсани ръбове от вятъра |
|
X. Кумулонимбус |
Мощни кумулусовидни маси с тъмен оловен цвят |
Атмосферна защита
Основните източници са промишлени предприятия и автомобили. В големите градове проблемът с газовото замърсяване по основните транспортни пътища е много остър. Ето защо много големи градове по света, включително и у нас, въведоха екологичен контрол на токсичността на изгорелите газове на автомобилите. Според експерти димът и прахът във въздуха могат да намалят наполовина подаването на слънчева енергия към земната повърхност, което ще доведе до промяна на природните условия.
Разбира се, възниква триене с въздуха и в същото време се отделя известно количество топлина, но друг физически процес, наречен аеродинамично нагряване, загрява обшивката на спускаемото превозно средство и кара летящите към земята огнени топки да горят и експлодират.
Както е известно, пред тяло, движещо се в газ със свръхзвукова скорост, се образува ударна вълна - тънка преходна област, в която настъпва рязко, рязко увеличаване на плътността, налягането и скоростта на веществото. Естествено, когато налягането на газа се увеличава, той се нагрява - рязкото повишаване на налягането води до бързо повишаване на температурата. Вторият фактор - това всъщност е аеродинамично нагряване - е спирането на газовите молекули в тънък слой, непосредствено до повърхността на движещ се обект - енергията на хаотичното движение на молекулите се увеличава и температурата отново се повишава. А горещият газ загрява самото свръхзвуково тяло, като топлината се пренася както чрез топлопроводимост, така и чрез излъчване. Вярно е, че излъчването на газовите молекули започва да играе забележима роля при много високи скорости, например при 2-ра космическа скорост.
Не само дизайнерите на космически кораби трябва да се справят с проблема с аеродинамичното нагряване, но и разработчиците на свръхзвукови самолети - тези, които никога не напускат атмосферата.
Известно е, че конструкторите на първия в света свръхзвуков пътнически самолет - Concorde и Tu-144 - бяха принудени да се откажат от идеята да накарат своя самолет да лети със скорост от Mach 3 (те трябваше да се задоволят със „скромната ” 2.3). Причината е аеродинамичното нагряване. При такава скорост той ще нагрее обшивките на самолетите до такива температури, които вече могат да повлияят на здравината на алуминиевите конструкции. Замяната на алуминий с титан или специална стомана (както във военни проекти) беше невъзможна по икономически причини. Между другото, можете да прочетете как конструкторите на известния съветски височинен прехващач МиГ-25 са решили проблема с аеродинамичното отопление в
