§ 17. Атмосфера, її склад і зміни. Властивості повітря. Горіння — хімічне явище

Її порівнюють з міцним «щитом», який захищає Землю від метеоритів, адже більшість їх згоряє у її щільних шарах. Вона затримує тепло, відіграючи роль утеплювача Землі. Без неї не було б ні вітру, ні звуків, ні опадів. Вона забезпечує життя всього живого на нашій планеті. Ви, мабуть, здогадались, що йдеться про повітряну оболонку Землі.

1. Який склад має атмосфера?

Атмосфера — зовнішня повітряна оболонка Землі, яка є сумішшю певної кількості газів і водяної пари. Вона утримується силою тяжіння Землі й обертається разом із нею. Нижня межа атмосфери збігається з поверхнею Землі, оскільки повітря проникає в найдрібніші пори ґрунту й розчинене навіть у воді. Верхня межа поступово переходить у космічний простір.

За різними даними, вона розташована на висоті від 2000 км до 3000 км.

ВИКОНАЙТЕ ЗАВДАННЯ

Розгляньте діаграму (мал. 17.1) і встановіть, які гази входять до складу повітря і в якому співвідношенні.

Мал. 17.1. Склад повітря

Крім азоту, кисню й вуглекислого газу, в повітрі є водяна пара, пил, сажа, мікроорганізми, пилок рослин тощо.

Кожний з газів виконує свою роль. Кисень забезпечує дихання та горіння. Атоми азоту входить до складу білків — речовин, з яких складається все живе. Вуглекислий газ необхідний рослинам для фотосинтезу, під час якого зелені рослини засвоюють вуглекислий газ і воду, а виділяють кисень.

Якщо вміст кисню й азоту в повітрі залишається майже незмінним упродовж мільйонів років, то кількість вуглекислого газу змінюється.

ПОМІРКУЙТЕ

Що є причиною зміни кількості вуглекислого газу в повітрі?

Нині загальний вміст вуглекислого газу в повітрі збільшується внаслідок потужних викидів шкідливих речовин промисловими підприємствами, зменшення площ лісових масивів.

2. Які властивості має повітря?

ПРИГАДАЙТЕ

Які властивості має повітря?

Ви вже знаєте, що повітря безбарвне, прозоре, не має смаку та запаху. З’ясуймо, що відбувається з повітрям при нагріванні й охолодженні (мал. 17.2).

Мал. 17.2. Властивості повітря

Для цього проведемо дослід: опустимо колбу у воду та нагріємо її теплом своїх рук. Через деякий час побачимо, що з отвору колби у воду виходять бульбашки повітря. Якщо накрити колбу змоченою в холодній воді серветкою, то вода зі склянки трішки підніматиметься вгору.

ПОМІРКУЙТЕ

Поясніть, чому це відбувається.

Отже, цей дослід демонструє, що при нагріванні повітря розширюється, а при охолодженні стискається.

Щоб дізнатися більше про властивості повітря, проведемо ще один дослід: дві порожні колби закріпимо на трубці штатива і врівноважимо їх (мал. 17.3).

Мал. 17.3. Властивості повітря

Коли ми нагріємо одну з колб, вона підніметься вище за другу, тому що гаряче повітря легше від холодного й піднімається вгору.

Якщо над колбою з гарячим повітрям закріпити смужки тонкого легкого паперу, буде видно, як вони тремтять і піднімаються вгору, показуючи рух нагрітого повітря.

Отже, тепле повітря легше, ніж холодне. Воно піднімається вгору, а холодне опускається вниз.

Знання цієї властивості повітря людина використала для створення літального апарату — повітряної кулі (мал. 17.4). Велика сфера, наповнена підігрітим повітрям, підноситься високо в небо, піднімаючи разом кількох осіб.

Мал. 17.4. Повітряні кулі

ПОМІРКУЙТЕ

Що роблять повітроплавці для того, щоб опустити кулю вниз?

Повітря має ще одну цікаву властивість, дуже важливу для людей, тварин, рослин. Взимку, під час сильних морозів, ви неодноразово бачили, як птахи настовбурчують пір’я, а коти розпушують хутро (мал. 17.5).

ПОМІРКУЙТЕ

Чому в такий спосіб тварини легше переносять холод?

Мал. 17.5. Пристосування тварин до сильних холодів

Коли тварини настовбурчують пір’я або розпушують хутро, шар повітря між частинами їх покриву збільшується і внаслідок поганої теплопровідності перешкоджає втраті тепла тіла тварини. Інколи повітряну оболонку порівнюють з ковдрою, яка втримує тепло на нашій планеті, інакше воно б випромінювалося в космічний простір.

ПОМІРКУЙТЕ

Як ви вважаєте, чи можна стиснути повітря?

Якщо у вас вдома знайдеться шприц без голки, затисніть його кінчик пальцем і спробуйте поршнем стиснути повітря в шприці (мал. 17.6).

Спочатку поршень натужно опускатиметься, а далі зовсім зупиниться. Палець, який закриває отвір, відчуватиме сильний тиск. Відпустіть поршень — і об’єм повітря відновиться. Отже, повітря пружне.

Мал. 17.6. Властивості повітря: пружність

Усі ці властивості повітря людина навчилася використовувати в повсякденному житті. Згадаймо пружні шини автомобіля й велосипеда, насоси та багато інших винаходів людства.

3. Що таке горіння?

Навколо нас часто відбуваються явища, за яких одні речовини перетворюються на інші. Напевне всі знають, що згодом цвях іржавіє, а тваринний жир (вершкове масло) гіркне.

Що спільного в цих прикладах? А те, що вони належать до хімічних явищ.

Хімічним явищем є і горіння. Проведемо дослід (мал. 17.7). Запалимо дві свічки, одну з яких накриємо скляною посудиною. Через певний час відкрита свічка все ще горітиме, а накрита — згасне.

ПОМІРКУЙТЕ

Чому, на вашу думку, друга свічка згасла?

Процес горіння відбувається за наявності повітря.

ПРИГАДАЙТЕ

Який газ, що входить до складу повітря, підтримує горіння?

Мал. 17.7. Горіння — хімічне явище

Горіння — це взаємодія речовин із киснем, що супроводжується виділенням тепла та світла.

Отже, однією з умов горіння є вільний доступ кисню.

ПРИГАДАЙТЕ

Що є другою умовою горіння?

Для того щоб виникло горіння, потрібно, щоб горюча речовина була нагріта до температури займання. Тому сірником можна підпалити аркуш паперу, а дерев’яну колоду — неможливо.

Кожна людина має знати умови виникнення і припинення горіння.

ПОМІРКУЙТЕ

Подумайте і назвіть умови, за яких припиняється горіння.

Умови припинення горіння:

• 1. Перекрити доступ кисню.
• 2. Охолодити речовину, що горить, до температури, нижчої від температури займання.

ЗАПАМ’ЯТАЙТЕ

• Наша планета оточена повітряною оболонкою, яку називають атмосферою. Вона чинить тиск на поверхню Землі.
• Повітря — суміш газів, до складу якої входять кисень, азот, вуглекислий газ та інші гази.
• Повітря прозоре, не має кольору, запаху, смаку і є поганим провідником тепла. Також воно рухається, розширюється при нагріванні та стискається при охолодженні.

ПЕРЕВІРТЕ СВОЇ ЗНАННЯ

• 1. Що таке атмосфера?
• 2. Який газовий склад має атмосферне повітря?
• 3. Назвіть властивості повітря.
• 4. Яке значення для живих організмів має низька теплопровідність повітря?
• 5. Що таке горіння? Чому горіння є хімічним явищем?

ЗАСТОСУЙТЕ СВОЇ ЗНАННЯ

• 1. Чому у вікнах школи і вдома ставлять подвійні або потрійні рами?
• 2. Узимку деякі трав’янисті рослини, такі як полуниця, озима пшениця, не відмирають і залишаються зеленими. Але не гинуть вони тільки тоді, коли вкриті товстим, пухким шаром снігу. Чому?
• 3. Чому в морозну погоду люди вдягають шуби й теплі пальта?
• 4. Запропонуйте дослід, який підтверджує, що повітря легше за воду.

§ 18. Маса повітря

Ви знаєте, що усі тверді й рідкі тіла мають масу. Чи має масу повітря? Учені визначили, що 1 кубічний метр повітря при температурі 0 °С важить 1 кг 293 г, а 1 кубічний метр води важить 1000 кг, або 1 тонну. Отже, повітря в багато разів легше за воду.

Саме тому, коли діти вчаться плавати, вони спочатку тримаються за гумовий круг чи інші надувні гумові іграшки. Ці предмети, наповнені повітрям, плавають на поверхні води і підтримують тіло людини. Повітрям наповнюють також гумові човни.

Отже, предмети, які легші за воду, не тонуть у ній.

Тепле повітря легше за холодне

Рух теплого і холодного повітря можна спостерігати у школі чи вдома під час простого досліду. Полум’я свічки, розташованої у нижній частині напіввідкритих дверей, відхиляється в бік класу чи кімнати. Отже, холодне повітря знаходиться внизу і заходить до класу чи кімнати в нижній частині дверей. Полум’я свічки, розміщеної у верхній частині напіввідкритих дверей, відхиляється в бік коридору. Отже, тепле повітря знаходиться вгорі й виходить з класу через верхню частину дверей.

Що ж відбудеться з полум’ям, якщо свічку розмістити посередині дверей? Воно не відхилиться. Отже, посередині дверей рух повітря майже не відчувається.

У приміщенні відбувається безперервний рух повітря. Повітря, яке перебуває поблизу батареї опалення, нагрівається. Воно розширюється, стає легшим і піднімається вгору. Повітря, що охолоджується, повільно опускається донизу. Таким чином, відбувається постійний рух повітря.

У природі також безперервно рухається тепле і холодне повітря. Чому так відбувається? Від сонячних променів поверхня землі нагрівається неоднаково. Там, де вона нагрівається сильніше, повітря стає теплішим і піднімається вгору. Його місце займає більш прохолодне повітря. Воно надходить звідти, де поверхня землі нагрівається менше.

Переміщення теплого і холодного повітря над поверхнею землі називається вітром.

Вітер — це явище природи. Він буває різної сили. При слабкому вітрі на деревах гойдається листя, при помірному — гілля, а при сильному — дерева гнуться. Трапляється, що в них відламуються гілки, верхівки.

Іноді дме дуже сильний вітер. Він навіть зносить з будинків дахи, вивертає з землі дерева. Такий вітер називають ураганом. Ураган на морі — це шторм.

Наслідки урагану

Шторм

Значення вітру в природі та житті людини

• Переганяє хмари, тому в різних місцях випадають дощ, сніг, град.
• Від великих міст вітер відносить забруднене повітря, а приносить свіже — з полів, лісів і луків.
• Бере участь у формуванні рельєфу.
• Переносить на великі відстані насіння рослин.
• Допомагає руху транспорту або ускладнює його.
• За допомогою вітряних електростанцій виробляють електроенергію.

Флюгер

А ще вітер дарує людині радість. Що може бути краще, ніж легенький подих вітерцю у спекотний літній день?

Вітер може мати різний напрям. Визначити його можна за допомогою спеціального пристрою. Флюгер — це металевий прапорець чи фігурка, що вільно повертаються за вітром. Якщо флюгер повернувся в південний бік, це означає, що вітер дме з півночі. Такий вітер називають північним. І навпаки: коли дме південний вітер, флюгер показує на північ.

Запитання

• 1. Що легше — повітря чи вода?
• 2. Як люди використовують властивості повітря?
• 3. Як можна довести, що нагріте повітря піднімається вгору
• 4. Що таке вітер?
• 5. Яке значення має вітер у природі?
• 6. Що таке флюгер і для чого він призначений?

Завдання

• 1. Чому в пасажирських вагонах на верхніх полицях тепліше, ніж на нижніх?
• 2. Звідки дме вітер, якщо флюгер повернувся на схід? Як називають такий напрям вітру? А якщо флюгер показує на захід, то звідки дме вітер? Як він називається?
• 3. Відгадайте загадки.

Без рук, без ніг, а вікна відчиняє.

Навколо нас в’ється, а в руки не дається.

Цікаво знати.

Найбільш вітряне місце в Україні — гора Ай-Петрі в Криму.

У 1907 році небо обдарувало жителів Швейцарії дощем у вигляді свіжої риби. Потім з’ясувалося: вихор вихопив рибу з водойми і переніс на відстань 20 км, досить повільно опустивши на землю.

Найсильніші вітри в Сонячній системі дмуть на планеті Нептун, їхня швидкість може сягати 2100 км/год!