Окружающий мир 3 класс 1 часть воздух и его охрана стр. 46

Где самый чистый и полезный воздух?

  1. Синайский полуостров в Египте – это место, которое соединяет Азию и Африку. Американским исследователям академии прессы о химии и радиоактивности воздуха смогли назвать эту территорию местом, где самый чистый атмосферный воздух. Содержание диоксида углерода в этом регионе составляет приблизительно 2% на 100 000 000 частиц.
  2. Антарктида за счет минусовой температуры, отсутствия производства и самого человека, а также высоты примерно в 2000 метров над уровнем моря, имеет на континенте кристально чистый и разреженный воздух.
  3. Наталь в Бразилии – это то место на Земле, где экологически чистый воздух. По исследованиям NASA, в бразильском городе Наталь не только самый чистый в мире воздух, но и вода. При всем этом, данный город имеет население в 774 000 человек и считается крупнейшим промышленным центром.
  4. Долина Эльки и Чилийская Патагония – это 2 уникальных места на Земле, где тоже можно насладиться чистым воздухом.

Химический состав атмосферного воздуха

При его непосредственном участии протекают все окислительные процессы в организме человека и животных. В покое человек потребляет в минуту примерно 350 мл кислорода, а при тяжелой физической работе количество потребляемого кислорода увеличивается в несколько раз.

Вдыхаемый воздух содержит 20,7—20,9% кислорода, а выдыхаемый — около 15—16%. Таким образом, ткани организма поглощают около 1/4 кислорода, имеющегося в составе вдыхаемого воздуха.

В атмосфере содержание кислорода существенно не изменяется. Растения поглощают углекислый газ и, расщепляя его, усваивают углерод, а освободившийся кислород выделяют в атмосферу. Источником образования кислорода является также фотохимическое разложение водяных паров в верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетового излучения солнца. В обеспечении постоянного состава атмосферного воздуха имеет значение также перемешивание воздушных потоков в нижних слоях атмосферы. Исключение составляют герметически замкнутые помещения, где вследствие длительного пребывания людей содержание кислорода может значительно понижаться (подводные лодки, убежища, герметизированные кабины самолетов и др.).

Для организма важное значение имеет парциальное давление * кислорода, а не его абсолютное содержание во вдыхаемом воздухе. Это обусловлено тем, что переход кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и из крови в тканевую жидкость происходит под влиянием разницы в парциальном давлении

Парциальное давление кислорода уменьшается с увеличением высоты местности над уровнем моря, (таблица 1).

Высота над уровнем моря (м) Барометрическое давление (мм рт. ст.) Парциальное давление кислорода (мм рт. ст.)
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 760 674 596 525 462 405 354 160 141 125 110 98 85 75

Большое значение имеет использование кислорода для лечения заболеваний, сопровождающихся кислородным голоданием (кислородные палатки, ингаляторы).

Углекислый газ. Содержание углекислого газа в атмосфере достаточно постоянно. Это постоянство объясняется круговоротом его в природе. Несмотря на то, что процессы гниения, жизнедеятельности организма сопровождаются выделением углекислого газа, значительного увеличения его содержания в атмосфере не происходит, так как углекислый газ усваивается растениями. При этом углерод идет на построение органических веществ, а кислород поступает в атмосферу. В выдыхаемом воздухе содержится до 4,4% углекислого газа.

Углекислый газ — физиологический возбудитель дыхательного центра, поэтому при искусственном дыхании его в незначительном количестве добавляют к воздуху. В больших количествах он может оказывать наркотическое действие и вызывать смерть.

Углекислый газ имеет и гигиеническое значение. По его содержанию судят о чистоте воздуха жилых и общественных помещений (т. е. помещений, где находятся люди). При скоплении людей в плохо вентилируемых помещениях параллельно накоплению углекислого газа в воздухе увеличивается содержание других продуктов жизнедеятельности человека, повышается температура воздуха и увеличивается его влажность.

Установлено, что если содержание углекислого газа в воздухе помещений превышает 0,07—0,1%, то воздух приобретает неприятный запах и может нарушить функциональное состояние организма.

Параллельность изменения перечисленных свойств воздуха жилых помещений и возрастания концентрации углекислого газа, а также простота определения его содержания позволяют использовать этот показатель для гигиенической оценки качества воздуха и эффективности вентиляции общественных помещений.

Азот и другие газы. Азот является основной составной частью атмосферного воздуха. В организме он находится в растворенном состоянии в крови и тканевых жидкостях, но не принимает участия в химических реакциях.

В настоящее время экспериментально установлено, что в условиях повышенного давления азот воздуха вызывает у животных расстройство нервно-мышечной координации, последующее возбуждение и наркотическое состояние. Аналогичные явления исследователи наблюдали у водолазов. Применение для дыхания водолазов гелио-кислородной смеси позволяет увеличить глубину спуска до 200 м без выраженных симптомов интоксикации.

При электрических грозовых разрядах и под влиянием ультрафиолетовых лучей солнца в воздухе образуется незначительное количество других газов. Гигиеническое значение их сравнительно невелико.

* Парциальным давлением газа в смеси газов называется то давление, которое производил бы данный газ, если бы он занимал весь объем смеси.

Оптические свойства

Солнечное излучение (или солнечный свет) — это энергия, которую Земля получает от Солнца . Земля также испускает излучение обратно в космос, но на более длинных волнах, которые мы не видим. Часть входящего и испускаемого излучения поглощается или отражается атмосферой. В мае 2017 года было обнаружено, что мерцающие блики от орбитального спутника, находящегося на расстоянии в миллион миль, являются отраженным светом от кристаллов льда в атмосфере.

Рассеяние

Когда свет проходит через атмосферу Земли, фотоны взаимодействуют с ней посредством рассеяния . Если свет не взаимодействует с атмосферой, это называется прямым излучением, и это то, что вы увидите, если посмотрите прямо на Солнце. Косвенное излучение — это свет, рассеянный в атмосфере. Например, в пасмурный день, когда вы не видите свою тень, прямая радиация не достигает вас, она вся рассеяна. В качестве другого примера, из-за явления, называемого рэлеевским рассеянием , более короткие (синие) волны рассеиваются легче, чем более длинные (красные) волны. Вот почему небо кажется голубым; вы видите рассеянный синий свет. Вот почему закаты красные. Поскольку Солнце находится близко к горизонту, солнечные лучи проходят через большую часть атмосферы, чем обычно, чтобы достичь вашего глаза. Большая часть синего света рассеяна, оставив красный свет на закате.

Абсорбция

Грубый график коэффициента пропускания (или непрозрачности) атмосферы Земли для различных длин волн электромагнитного излучения, включая видимый свет .

Разные молекулы поглощают разные длины волн излучения. Например, O 2 и O 3 поглощают почти все длины волн короче 300 нанометров . Вода (H 2 O) поглощает многие длины волн выше 700 нм. Когда молекула поглощает фотон, это увеличивает энергию молекулы. Это нагревает атмосферу, но она также охлаждается за счет излучения, как описано ниже.

Комбинированные спектры поглощения газов в атмосфере оставляют «окна» низкой непрозрачности , позволяя пропускать только определенные полосы света. В оптическое окно проходит от около 300 нм ( ультрафиолетовый -C) до в диапазон люди могут видеть, видимый спектр (обычно называемый свет), при примерно 400-700 нм и продолжается до инфракрасного до приблизительно 1100 нм. Есть также инфракрасные и радио окна, которые пропускают инфракрасные и радиоволны на более длинных волнах. Например, радиоокно проходит от примерно одного сантиметра до примерно одиннадцати метров волн.

Эмиссия

Эмиссия противоположна поглощению, это когда объект испускает излучение. Объекты имеют тенденцию испускать количество и длины волн излучения в зависимости от их кривых излучения « черного тела », поэтому более горячие объекты, как правило, излучают больше излучения с более короткими длинами волн. Более холодные объекты излучают меньше излучения с более длинными волнами. Например, Солнце имеет температуру около 6000  К (5730  ° C ; 10340  ° F ), его излучение достигает максимума около 500 нм и видно человеческому глазу. Земля имеет температуру около 290 К (17 ° C; 62 ° F), поэтому ее излучение достигает максимума около 10 000 нм и слишком длинное, чтобы быть видимым для людей.

Из-за своей температуры атмосфера излучает инфракрасное излучение. Например, в ясные ночи поверхность Земли остывает быстрее, чем в пасмурные ночи. Это связано с тем, что облака (H 2 O) являются сильными поглотителями и источниками инфракрасного излучения. Вот почему ночью на возвышенностях становится холоднее.

Парниковый эффект непосредственно связан с этим поглощением и испусканием эффекта. Некоторые газы в атмосфере поглощают и излучают инфракрасное излучение, но не взаимодействуют с солнечным светом в видимом спектре. Распространенными примерами этого являются CO2и H 2 O.

Показатель преломления

Искажающее влияние атмосферной рефракции на форму солнца на горизонте.

Показатель преломления воздуха близок к, но как раз больше , чем 1. Систематические изменения показателя преломления может привести к изгибу световых лучей на больших оптических путей. Одним из примеров является то, что при некоторых обстоятельствах наблюдатели на борту кораблей могут видеть другие корабли прямо над горизонтом, потому что свет преломляется в том же направлении, что и кривизна поверхности Земли.

Показатель преломления воздуха зависит от температуры, что приводит к появлению эффектов преломления при большом градиенте температуры. Пример таких эффектов — мираж .

азот

основной компонент вдыхаем. воздуха

Альтернативные описания

• газ, делающий металл хрупким

• газ, из которого на 78% состоит воздух

• главный «воздушный наполнитель»

• главный компонент вдыхаемого вами воздуха, которым в чистом виде дышать нельзя

• компонент воздуха

• удобрение, витающее в воздухе

• химический элемент — основа ряда удобрений

• химический элемент, один из основных питательных веществ растений

• химический элемент, составная часть воздуха

• нитрогениум

• жидкий хладагент

• химический элемент, газ

• магический меч Парацельса

• на латыни этот газ называется «nitrogenium», то есть «рождающий селитру»

• название этого газа произошло от латинского слова «безжизненный»

• этот газ — составляющая воздуха практически отсутствовал в первичной атмосфере Земли 4,5 млрд. лет назад

• газ, чья жидкость служит для охлаждения сверхточных приборов

• какой газ в жидком состоянии хранят в сосуде Дьюара?

• газ, заморозивший Терминатора II

• газ-охладитель

• какой газ тушит огонь?

• самый распространенный элемент в атмосфере

• основа всех нитратов

• химический элемент, N

• замораживающий газ

• воздух на три четверти

• в составе аммиака

• газ из воздуха

• газ под номером 7

• элемент из селитры

• основной газ в воздухе

• газ No7

• популярнейший газ

• элемент из нитратов

• газ, N

• жидкий газ из сосуда

• газ №1 в атмосфере

• удобрение в воздухе

• 78% воздуха

• газ для криостата

• почти 80% воздуха

• самый популярный газ

• распространенный газ

• газ из сосуда Дьюара

• главный компонент воздуха

• «N» в воздухе

• нитроген

• воздух

• воздушный компонент

• древний богатый филистимский город, с храмом Дагона

• большая часть атмосферы

• преобладает в воздухе

• следом за углеродом в таблице

• между углеродом и кислородом в таблице

• 7-й у Менделеева

• перед кислородом

• предшественник кислорода в таблице

• газ, отвечающий за урожай

• «безжизненный» среди газов

• вслед за углеродом в таблице

• пес из палиндрома Фета

• газ — компонент удобрений

• до кислорода в таблице

• после углерода в таблице

• 78,09% воздуха

• какого газа больше в атмосфере?

• какой газ витает в воздухе?

• газ, занимающий большую часть атмосферы

• седьмой в строю химических элементов

• хим.

элемент №7

• составная часть воздуха

• в таблице он после углерода

• нежизненная часть атмосферы

• «рождающий селитру»

• закись этого газа — «вселящий газ»

• основа земной атмосферы

• большая часть воздуха

• часть воздуха

• преемник углерода в таблице

• безжизненная часть воздуха

• седьмой в менделеевском строю

• газ в составе воздуха

• основная масса воздуха

• седьмой в химическом рейтинге

• N (хим.)

• седьмой химический элемент

• около 80% воздуха

• газ из таблицы

• газ, существено влияющий на урожай

• главный компонент нитратов

• основа воздуха

• главный элемент воздуха

• «нежизненный» элемент воздуха

• менделеев назначил его седьмым

• львиная доля воздуха

• седьмой в менделеевской шеренге

• главный газ в воздухе

• седьмой в химическом строю

• основной газ воздуха

• главный газ воздуха

• между углеродом и кислородом

• инертный при нормальных условиях двухатомный газ

• Самый распространенный на Земле газ

• Газ, основной компонент воздуха

• Химический элемент, газ без цвета и запаха, главная составная часть воздуха, входящий также в состав белков и нуклеиновых кислот

• Наименование химического элемента

• «N» в воздухе

• «Безжизненный» среди газов

• «Нежизненный» элемент воздуха

• «Рождающий селитру»

• 7-я графа Менделеева

• большая часть вдыхаемого воздуха

• входит в состав воздуха

• газ

• газ — компонент удобрений

• газ, существенно влияющий на урожай

• главная состав. часть воздуха

• главная часть воздуха

• главный «воздушный наполнитель»

• закись этого газа — «вселящий газ»

• какого газа больше в атмосфере

• какой газ в жидком состоянии хранят в сосуде Дьюара

• какой газ витает в воздухе

• какой газ тушит огонь

• м. химич. основание, главная стихия селитры; селитротвор, селитрород, селитряк; он же главная, по количеству, составная часть нашего воздуха (азота объемов, кислорода Азотистый, азотный, азотовый, азот в себе содержащий. Химики различают этими словами меру или степени содержания азота в сочетаниях его с другими веществами

• на латыни этот газ называется «nitrogenium», то есть «рождающий селитру»

• название этого газа произошло от латинского слова «безжизненный»

• перед кислородом в таблице

• последыш углерода в таблице

• седьмая графа Менделеева

• химическ. элемент с кодовым именем 7

• химический элемент

• что за химический элемент №7

• входит в состав селитры

От чего зависит количество осадков:

1) Температуры воздуха

чем выше температуры, тем испарение больше

2) Морских течений:

Теплое течение способствует образованию осадков (воздух над ними теплый и влажный, а следовательно легко поднимается и в соседних областях выпадают осадки)
Холодное течение не способствует образованию осадков (над ними небольшое испарение и воздух из-за этого холодный, почти не насыщенный влагой)

3) Циркуляции атмосферы

  • Если воздух перемещается с водоема с теплым течением на сушу, это способствует выпадению осадков

  • Если воздух перемещается с водоема с холодным течением, это не способствует выпадению осадков

4) Высоты точки

  • В горах насыщенные влагой воздушные массы поднимаются вверх и вследствие охлаждения и конденсации (превращения пара в жидкость) выпадают осадки на наветренных склонах.

  • Например, больше осадков выпадет на восточных склонах Гималаев. Эти склоны называются наветренными, так как на них дует ветер.

5) Количество осадков меняется соблюдая меридиональную и широтную зональность

  • От экватора к полюсам — широтная зональность

  • В Тропическом и умеренном поясе количество осадков уменьшается при движении вглубь континента — меридиональная зональность (например, в Санкт — Петербурге, который находится на берегу финского залива осадков выпадет больше, чем в Тыве, находящейся в центральной части континента)

Примечания

  1. Будыко М. И., Кондратьев К. Я. Атмосфера Земли // Большая советская энциклопедия. 3-е изд. / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская Энциклопедия, 1970. — Т. 2. Ангола — Барзас. — С. 380—384.
  2. Thompson A.  (англ.). space.com (9 April 2009). Дата обращения: 19 июня 2017.
  3. . Earth System Research Laboratory. Global Greenhouse Gas Reference Network. Дата обращения: 6 февраля 2017.
  4. при 0,03 % по объему
  5. Хромов С. П. Влажность воздуха // Большая советская энциклопедия. 3-е изд. / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская Энциклопедия, 1971. — Т. 5. Вешин — Газли. — С. 149.
  6. Dr. Tony Phillips.  (англ.). SpaceDaily (16 July 2010). Дата обращения: 19 июня 2017.

Свойства воздуха

Воздух можно сжать, и он станет упругим. Люди научились использовать силу сжатого воздуха, благодаря которой работают многие механизмы. Это, например, компрессор для аквариума, насос для накачивания шин велосипедов и автомобилей.

Воздух хорошо удерживает тепло. Это его свойство помогает людям, животным и даже растениям. Человек вставляет двойные рамы, между створками которых находится воздух, и так утепляет свой дом. Птицы и млекопитающие сохраняют тепло своего тела благодаря воздуху, который находится между перьями или шерстью. В мороз растения согреваются под снегом воздухом, который расположен между снежинками. Вот почему растениям зимой необходимо снежное покрывало.

Состав атмосферы. Газы и другие вещества в атмосфере:

Все слои атмосферы состоят из газов, но в одних их концентрация выше, а в других меньше. Воздух, которым дышат все земные существа, включает их большую атмосферную часть – почти 80%. Элементов, имеющих наибольшую концентрацию, в атмосфере 12, но в том или ином объемном соотношении в атмосфере присутствует почти вся таблица Менделеева. Однако такой состав был не всегда.

Первыми газами, окутывающими Землю и свойственные всем газовым гигантам, были гелий и водород. Эти вещества – остатки туманности, образовавшей самую яркую звезду нашей галактики – Солнце, в большом количестве оседающие вокруг гравитационного поля планеты.

Сама же планета хранила множество других веществ:

– аммиак;

– метан;

– углекислый газ;

– серу.

Их выбросы в формирующуюся атмосферу Земли обусловлены извержениями вулканов и разломами, столкновениями подвижных тектонических плит. Следствием освобождения из недр аммиака и метана стал их распад и образование других соединений, одним из которых стал азот, сегодня занимающий 78% всего состава атмосферы. Сделать же ее (атмосферу) пригодной для жизни смог кислород.

Его появление происходило несколькими способами: раскаленная мантия Земли в больших объемах выбрасывала скопившиеся в ней газы, а водяной пар от извержения вулканов распадался под действием прямых солнечных лучей на водород и кислород. Но задержка кислорода в атмосфере была невозможна – он вступал в дальнейшие химические реакции с различными веществами и видоизменялся.

Накопление достаточного количества кислорода в атмосфере Земли стало возможным с появлением биологических организмов, выделяющих его в процессе своей жизнедеятельности. Это позволило:

– достигнуть концентрации кислорода в 21% всего за 2 миллиарда лет;

– существенно снизить концентрацию углекислого газа за счет использования последнего микроорганизмами как составляющего собственной костной ткани;

– сформировать озоновый слой, защищающий живые организма от разрушительного ультрафиолета.

Кроме основных газов: водорода, кислорода и углекислого газа, атмосфера включает и благородные газы:

– гелий;

– аргон;

– неон;

– криптон;

– ксенон;

– радон.

Благородные газы образуются в результате ядерных процессов, протекающих в глубинах земной коры, и выделяются в атмосферу из микротрещин в литосфере или при извержении вулканов.

Присутствует в атмосфере и вода, чей объем зависит от широты: у полюсов концентрация составляет 0,2%, на экваторе достигает 2,5%. Также присутствуют различные оксиды азота, пропан, радон. В малых объемах в атмосфере представлено широкое разнообразие других веществ:

– бром;

– йод;

– озон;

– хлор;

– оксид серы;

– аммиак;

– монооксид углерода;

– соляная кислота;

– плавиковая кислота;

– бромоводород;

– иодоводород;

– и пр. различные частицы взвешенных твердых и жидких веществ.

Из чего ещё состоит атмосфера Земли

Помимо территориальных воздушных земельных слоев, различают ионосферу и нейтросферу. Они делятся по электрическим свойствам. Как уже было сказано, ионосфера преимущественно находится в термосфере. И связана она с ионизацией воздуха. Но что такое нейтросфера понятно не всем. Проще говоря, это нижняя часть атмосферного слоя. В ней преобладают незаряженные частицы воздуха Земли.


Прорыв через атмосферу

Более того, в окружающей нас воздушной оболочке, учёные выделили две области: 1) Гетеросфера — участок, где силы гравитации влияют на газы. Таким образом происходит их небольшое перемешивание. По этой причине состав гетеросферы переменный. 2) Гомосфера — область под гетеросферой, где отмечают сильно перемешанные газы. Поэтому состав однородный. Вдобавок существует граница между этими зонами. Её называют турбопаузой. Её территория простирается на высоте 120 км.

Как видно, атмосфера планеты Земля довольно интересная по своей структуре. Хотя нельзя сказать, что прямо сложная. По всей вероятности, мы её довольно хорошо изучили. Но Вселенная и природа всегда преподносят нам сюрпризы.

Изучение атмосферы

На всех континентах нашей планеты, а также на многих островах расположены постоянно активные метеорологические станции, посты. С их помощью ведется непрекращающееся наблюдение за атмосферой и процессами, которые в ней происходят.

Метеорологическая станция

Специалисты собирают данные о состоянии воздуха (влажности, температуре), осадках, облачности, ветре, атмосферном давлении и т.п. На актинометрических станциях наблюдают за солнечной радиацией.

Также исследуются различные группы атмосферных явлений, описанные ранее, измеряется химический состав воздуха. А на аэрологических станциях проводятся измерения на большой высоте – до 35 км.

Специалисты ведут наблюдения, как на суше, так и в океане, где располагаются так называемые «суда погоды». Постепенно возрастает объем данных, получаемых с метеорологических спутников. Специальные приборы делают снимки облаков, измеряют солнечную радиацию (микроволновую, ультрафиолетовую, инфракрасную).

Какие природные явления происходят в атмосфере?

Все природные явления, происходящие в атмосфере, можно разделить на 5 категорий:

  • осадки (гидрометеоры);
  • оптические явления;
  • литометеоры;
  • электрические явления;
  • остальные явления.

Все виды выпадающих осадков называются гидрометеорами. Дожди, снегопады, град возникают из-за того, что в воздухе может находиться ограниченное количество водяного пара.

Образование осадков

При этом охлаждение ненасыщенного воздуха становится причиной его перенасыщения. В результате частицы воды конденсируются и выпадают на поверхность. В эту же группу относят осадки, конденсирующиеся на поверхности (туман, гололед, иней, роса и др.).

К оптическим атмосферным явлениям относится радуга, мираж, заря, зеленый луч и др. Полярное сияние не входит в данную категорию, так как имеет другую природу происхождения.

Самым известным явлением считается радуга. Она возникает вследствие преломления солнечного света атмосферой. Белый свет состоит из множества волн, а из-за преломления он раскладывается на несколько разноцветных лучей.

Двойная радуга

Зеленый луч возникает в момент восхода или захода солнца при условии открытого горизонта и отсутствия облаков. Причина явления также кроется в преломлении солнечных лучей. Но, в отличие от радуги, здесь лучи накладываются друг на друга и в течение нескольких секунд можно увидеть зеленый луч или верхнюю часть солнечного диска.

Зеленый луч

Разные виды миражей происходят, когда свет преломляется на границе между воздушными слоями с разной температурой и плотностью. При этом можно увидеть реальный объект, расположенный вдали, и его отражение в атмосфере.

Мираж в пустыне

Заря бывает утренней и вечерней. Так называют свечение неба, когда солнце восходит и заходит за горизонт. Возникает заря из-за отражения лучей света от атмосферных слоев. Она постепенно меняет цвета в зависимости от положения солнца.

Вечерняя заря

Третья категория литометеоров представлена явлениями, которые связаны с мелкими частицами, например, песком, пылью. Сюда относятся песчаные бури, пыльные бури, пыльная мгла и др. Данные явления свойственны пустынным территориям.

Песчаная буря

К электрическим явлениям относятся молнии, грозы, полярное сияние. Грозы сопровождаются молниями и громом. При этом электрические разряды возникают внутри облаков либо между землей и облаками. Сюда же относится шаровая молния, природа которой все еще не изучена.

Полярное сияние (северное и южное) образуется в верхних слоях атмосферы, расположенных в зонах вокруг магнитных полюсов Земли. Мы видим свечение вследствие взаимодействия слоев атмосферы с ионизированными частицами солнечного ветра.

Стив – разновидность полярного сияния в виде фиолетового луча. Открыта в 2017 году
Интересный факт: полярное сияние бывает и на других планетах. Оно было обнаружено на Венере, Марсе, Сатурне, Юпитере, Уране, Нептуне. Ученые фиксируют эти явления при помощи внеатмосферных телескопов (например «Хаббл»).

В пятую категорию входят все те явления, которые невозможно отнести в четыре предыдущие. В частности речь идет об ураганах, шквалах, смерчах – то есть ветровых явлениях.

Другие свойства атмосферы и воздействие на человеческий организм

Уже на высоте 5 км над уровнем моря у нетренированного человека появляется кислородное голодание и без адаптации работоспособность человека значительно снижается. Здесь кончается физиологическая зона атмосферы. Дыхание человека становится невозможным на высоте 9 км, хотя примерно до 115 км атмосфера содержит кислород.

Атмосфера снабжает нас необходимым для дыхания кислородом. Однако вследствие падения общего давления атмосферы по мере подъёма на высоту соответственно снижается и парциальное давление кислорода.

В постоянно содержится около 3 л альвеолярного воздуха. Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе при нормальном атмосферном давлении составляет 110 мм рт. ст., давление углекислого газа — 40 мм рт. ст., а паров воды — 47 мм рт. ст. С увеличением высоты давление кислорода падает, а суммарное давление паров воды и углекислоты в лёгких остаётся почти постоянным — около 87 мм рт. ст. Поступление кислорода в лёгкие полностью прекратится, когда давление окружающего воздуха станет равным этой величине.

С точки зрения физиологии человека «космос» начинается уже на высоте около 19—20 км. На этой высоте давление атмосферы снижается до 47 мм рт. ст. и температура кипения воды равна температуре тела — 36,6 °C, что приводит к кипению воды и межтканевой жидкости в организме человека. Вне герметичной кабины на этих высотах смерть наступает почти мгновенно.

Плотные слои воздуха — тропосфера и стратосфера — защищают нас от поражающего действия радиации. При достаточном разрежении воздуха, на высотах более 36 км, интенсивное действие на организм оказывает ионизирующая радиация — первичные космические лучи; на высотах более 40 км действует опасная для человека ультрафиолетовая часть солнечного спектра.

По мере подъёма на всё большую высоту над поверхностью Земли постепенно ослабляются, а затем и полностью исчезают такие привычные для нас явления, наблюдаемые в нижних слоях атмосферы, как распространение звука, возникновение аэродинамической подъёмной силы и сопротивления, передача тепла конвекцией и другие.

В разрежённых слоях воздуха распространение звука оказывается невозможным. До высот 60—90 км ещё возможно использование сопротивления и подъёмной силы воздуха для управляемого аэродинамического полёта. Но начиная с высот 100—130 км, знакомые каждому лётчику понятия числа М и звукового барьера теряют свой смысл: там проходит условная линия Кармана, за которой начинается область чисто баллистического полёта, управлять которым можно, лишь используя реактивные силы.

На высотах выше 100 км атмосфера лишена и другого замечательного свойства — способности поглощать, проводить и передавать тепловую энергию путём конвекции (то есть с помощью перемешивания воздуха). Это значит, что различные элементы оборудования, аппаратуры орбитальной космической станции не смогут охлаждаться снаружи так, как это делается обычно на самолёте, — с помощью воздушных струй и воздушных радиаторов. На такой высоте, как и вообще в космосе, единственным способом передачи тепла является тепловое излучение.

Физические свойства. Атмосферное давление

Основные свойства атмосферы:

  • плотность воздуха над поверхностью моря – 1,2 кг/м3;
  • давление при нулевой температуре – 101,325 кПа;
  • масса водяных паров в составе воздуха – 1,27х1016 кг.

Атмосферное давление – сила, с которой вся газовая оболочка воздействует на поверхность

Атмосферное давление, как одно из свойств воздушной оболочки, заслуживает особого внимания. Это сила, с которой весь воздух действует на поверхность Земли, а также все расположенные на ней объекты.

Так как воздух имеет существенный вес, на него действует гравитационная сила. За счет этого и образуется давление. Его показатель нестабильный по нескольким причинам. Например, один из факторов состоит в том, что масса воздуха вокруг планеты всюду разная. На это влияет атмосферная циркуляция.

Также давление зависит от состава атмосферы, ведь у каждого газа своя плотность. С высотой слой атмосферы становится все тоньше, снижается его плотность и падает давление.

Кислород

Кислород – самый распространенный элемент на Земле: массовая доля в земной коре 47,3%, а объемная доля в атмосфере – 20,95%, массовая доля в живых организмах – около 65%.

Практически во всех соединениях (кроме соединений с фтором и пероксидов) кислород проявляет постоянную валентность II и степень окисления – 2. Атом кислорода не имеет возбужденных состояний, так как на втором внешнем уровне нет свободных орбиталей. В качестве простого вещества кислород существует в виде двух аллотропных видоизменений – газов кислорода О2 и озона О3

Самое важное соединение кислорода – это вода. Около 71% земной поверхности занимает водная оболочка, без воды невозможна жизнь

Озон в природе образуется из кислорода воздуха во время грозовых разрядов, а в лаборатории – пропусканием электрического разряда через кислород.

Рис. 3. Озон.

Озон – еще более сильный окислитель, чем кислород. В частности? он окисляет золото и платину

Кислород в промышленности обычно получают сжижением воздуха с последующим отделением азота за счет его испарения (имеется разница в температурах кипения: – -183 градуса для жидкого кислорода и -196 градусов для жидкого азота.)

Что мы узнали?

Воздух – необходимый элемент для каждого живого существа, значение которого трудно переоценить. Большую часть которого составляет азот и кислород. В химический состав воздуха также входит углекислый газ, аргон, неон, криптон, водород, гелий. В данной статье по химии (8 класс) кратко рассказывается о воздухе в целом, и об его основных элементах.

Тест по теме

  1. Вопрос 1 из 10

Начать тест(новая вкладка)

Влажный воздух


Влияние температуры и относительной влажности на плотность воздуха

Добавление водяного пара к воздуху (делая воздух влажным) снижает плотность воздуха, что на первый взгляд может показаться нелогичным. Это происходит потому, что молярная масса воды (18 г / моль) меньше молярной массы сухого воздуха (около 29 г / моль). Для любого идеального газа при данной температуре и давлении количество молекул постоянно для определенного объема (см. Закон Авогадро ). Поэтому, когда молекулы воды (водяной пар) добавляются к заданному объему воздуха, молекулы сухого воздуха должны уменьшаться на такое же число, чтобы давление или температура не увеличивались. Следовательно, масса единицы объема газа (его плотность) уменьшается.

Плотность влажного воздуха можно рассчитать, рассматривая его как смесь идеальных газов . В этом случае парциальное давление из водяного пара , как известно , как давление паров . При использовании этого метода погрешность расчета плотности составляет менее 0,2% в диапазоне от –10 ° C до 50 ° C. Плотность влажного воздуха определяется по:

ρчастымяd аярзнак равнопdрdТ+пvрvТзнак равнопdMd+пvMvрТ{\ displaystyle \ rho _ {\, \ mathrm {влажный ~ воздух}} = {\ frac {p_ {d}} {R_ {d} T}} + {\ frac {p_ {v}} {R_ {v} T}} = {\ frac {p_ {d} M_ {d} + p_ {v} M_ {v}} {RT}} \,}  

где:

ρчастымяd аярзнак равно{\ Displaystyle \ rho _ {\, \ mathrm {влажный ~ воздух}} =} Плотность влажного воздуха (кг / м³)
пdзнак равно{\ displaystyle p_ {d} =} Парциальное давление сухого воздуха (Па)
рdзнак равно{\ displaystyle R_ {d} =} Удельная газовая постоянная для сухого воздуха, 287,058 Дж / (кг · К)
Тзнак равно{\ displaystyle T =}Температура ( K )
пvзнак равно{\ displaystyle p_ {v} =} Давление водяного пара (Па)
рvзнак равно{\ Displaystyle R_ {v} =} Удельная газовая постоянная для водяного пара, 461,495 Дж / (кг · К)
Mdзнак равно{\ displaystyle M_ {d} =} Молярная масса сухого воздуха, 0,0289654 кг / моль.
Mvзнак равно{\ displaystyle M_ {v} =} Молярная масса водяного пара, 0,018016 кг / моль.
рзнак равно{\ Displaystyle R =} Универсальная газовая постоянная , 8,314 Дж / (К · моль)

Давление водяного пара можно рассчитать по давлению насыщенного пара и относительной влажности . Его находят:

пvзнак равноϕпsат{\ displaystyle p_ {v} = \ phi p _ {\ mathrm {sat}} \,}

где:

пvзнак равно{\ displaystyle p_ {v} =} Давление паров воды
ϕзнак равно{\ displaystyle \ phi =} Относительная влажность
пsатзнак равно{\ displaystyle p _ {\ mathrm {sat}} =} Давление насыщенного пара

Давление насыщенного пара воды при любой заданной температуре — это давление пара при относительной влажности 100%. Одна формула, используемая для определения давления насыщенного пара :

пsатзнак равно6,1078×107,5ТТ+237,3{\ displaystyle p _ {\ mathrm {sat}} = 6,1078 \ times 10 ^ {\ frac {7.5T} {T + 237.3}}}

где в градусах C. См. давление водяного пара для других уравнений.
Тзнак равно{\ displaystyle T =}

нота:

Парциальное давление сухого воздуха определяется с учетом парциального давления , в результате чего:
пd{\ displaystyle p_ {d}}

пdзнак равноп-пv{\ displaystyle p_ {d} = p-p_ {v} \,}

Где просто обозначает наблюдаемое абсолютное давление .
п{\ displaystyle p}

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий