"Атмосферное давление" (Урок - открытие новых знаний)

Про океан, на дне которого мы живем.

Земной шар окружен воздушной оболочкой, которая называется АТМОСФЕРОЙ (от гр. «атмос» - пар, «сфера» - шар). Слово «атмос» было введено голландским химиком и врачом Гельмонтом, современником Галилея, от греческого слова «хаос», что значит «сияющее пространство». Однако в русский язык слово «атмосфера» ввел М.В.Ломоносов. Ему принадлежит заслуга введения в русскую речь ряда названий, ставших теперь стандартными словами научного языка: барометр, воздушный насос, вязкость, оптика, манометр, электрический, эфир и другие. Предложенные впоследствии В.И.Далем (известным составителем «Толкового словаря») неуклюжие слова для замены «атмосферы» - «мироколица» или «колоземица» - совершенно не привились, как не привился его «небозем» вместо горизонта и другие новые слова.

По решению Международного геофизического союза (1951г.) принято считать, что атмосфера Земли состоит из 5 слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы и экзосферы. Эти слои не везде имеют четкие границы, их толщина колеблется в зависимости от географической широты, места наблюдения и времени. Разделение на слои проводят, учитывая характер изменения температуры атмосферного воздуха с высотой. По мере подъема от поверхности земли температура воздуха сначала убывает, а затем начинает возрастать.

Ближайший к поверхности Земли слой воздуха — тропосфера (от гр. «тропи» -оборот, поворот) — наиболее хорошо изучен. Высота его над полярными областями 8—12 км, над умеренными — 10—12 км и экваториальными — 16— 18 км. В этом слое сосредоточено примерно 80% всей массы атмосферного воздуха и основная масса влаги; слой хорошо пропускает солнечные лучи, поэтому воздух в нем нагрет от земной поверхности. Температура воздуха с высотой непрерывно понижается. Это понижение примерно составляет 6° на каждый километр. В верхних слоях тропосферы температура воздуха достигает —55°С. Цвет неба в этом слое голубой.

В тропосфере протекают почти все явления, определяющие погоду; именно здесь образуются грозы, ветры, облака, туманы, именно здесь протекают процессы, приводящие к выпадению осадков в виде дождя и снега. Поэтому тропосферу называют «фабрикой погоды».

            Следующий слой — стратосфера (от лат. «стратум» - настил, слой) — простирается до высоты 18— 55 км. В нем очень мало воздуха (20% всей массы), почти нет влаги. В стратосфере часто возникают сильнейшие ветры, изредка здесь образуются перламутровые облака, состоящие из кристалликов льда. Здесь царство стужи с температурой -40⁰С. Привычных для нас явлений погоды здесь не наблюдается. Цвет неба в стратосфере—темно-фиолетовый, почти черный.

 На высоте от 50 до 80 км расположена мезосфера (от гр. «мезеос» - средний, промежуточный). Воздух здесь еще более разрежен (тут сосредоточено примерно 0,3% всей его массы). Этот слой хорошо поглощает ультрафиолетовые лучи, так как в нем находится газ озон. В мезосфере сгорают влетающие в земную атмосферу метеориты, здесь же образуются серебристые облака.

 Над мезосферой, примерно до высоты 800 км, находится термосфера (от гр. «термос» - теплый). Она характеризуется еще меньшей плотностью воздуха (здесь сосредоточено всего 0,05% его массы), способностью хорошо проводить электричество и отражать радиоволны. Здесь невиданная жара: 1000- 2000⁰С. В термосфере образуются полярные сияния.

 Последний слой атмосферы – экзосфера - отличается постоянством температуры. Высота слоя 500-600км. Его называют слоем рассеяния.

Атмосфера простирается на многие сотни километров в высоту. Верхней границы не имеет. Верхние слои разрежены и постепенно переходят в пустое межпланетное пространство. С высотой плотность (ρ) воздуха уменьшается.

Первый летчик-космонавт Ю. А. Гагарин, облетевший Землю на космическом корабле «Восток», рассказывал: «Горизонт Земли окружен ореолом нежно- голубого цвета, который постепенно темнеет, становясь бирюзовым, синим, фиолетовым и затем переходит в черный цвет…» Это различие и цвете обусловлено тем, что воздушная оболочка в слоях различается но плотности, составу и температуре.

  Советскому космонавту Г. С. Титову первому в мире удалось запечатлеть из космоса атмосферу нашей планеты и ореол, которым она окружена.

Некоторые планеты Солнечной системы тоже имеют атмосферу. На Венере атмосферу открыл М.В.Ломоносов 26 мая 1761 года; позже была открыта атмосфера на Марсе. Там атмосфера в основном состоит из углекислого газа. На Юпитере и Сатурне преобладают гелий, водород, метан, и аммиак, Луна и Меркурий вообще не имеют атмосферы.

Значение атмосферы:

Атмосфера защищает все живое на Земле от разрушительных действия ультрафиолетовых лучей, от быстрого нагревания лучами Солнца и остывания.

 Атмосфера надежная защита нашей планеты от метеоритов. Не будь ее, они сыпались бы на Землю как дождь. Пока метеориты летят через атмосферу, они встречают сопротивление воздуха, раскаляются и сгорают. Это явление можно наблюдать в ночном небе. Его называют «звездный дождь» или «падающие звезды».

Атмосфера определяет все жизненные процессы на Земле и оказывает большое влияние на жизнь и хозяйственную деятельность человека.

Человек использует энергию движущихся масс воздуха, например, для получения электрической энергии, с этой целью строятся ветровые электростанции.

Атмосфера состоит из смеси газов: азота – 78%, кислорода – 21%, углекислого газа – 0,03% , аргона, паров воды, гелия, неона, криптона и водорода.

О том, что все газы имеют массу, мы часто склонны забывать. А масса 1м³ воздуха при t=0⁰С составляет 1,29 кг.

Из-за притяжения к Земле верхние слои атмосферы  давят на средние, а те на нижние. Поэтому наибольшее давление испытывает поверхность Земли, а также все тела, находящиеся на ней.

Магдебургские полушария.

8 мая 1654г. при весьма торжественной обстановке в городе Магдебурге бургомистром Отто фон Герике был проведен опыт, доказывающий, что воздух – вовсе не «ничто», что он имеет вес и давит со значительной силой на все земные предметы. Интересующий нас опыт был опубликован в книге автора Герике. Вот как автор описывает его:

«Опыт, показывающий, что давление воздуха соединяет два полушария так прочно, что их нельзя развить усилиями 16 лошадей. Я заказал два медных полушария диаметром в три четверти магдебургских локтя. Но в действительности диаметр их заключал всего 67/100, так как мастера, по обыкновению, не  могли изготовить в точности то, что требовалось. Оба полушария вполне отвечали одно другому. К одному полушарию был приделан кран; с помощью этого крана можно удалить воздух изнутри п препятствовать проникновению воздуха снаружи. Кроме того, к полушариям прикреплены были четыре кольца, через которые продевались канаты, привязанные к упряжи лошадей. Я велел также сшить кожаное кольцо; оно напитано было смесью воска в скипидаре; зажатое между полушариями, оно не пропускало в них воздуха. В кран вставлена была трубка воздушного насоса, и был удален воздух внутри шара. Тогда обнаружилось, с какой силой оба полушария придавливались друг к другу через кожаное кольцо. Давление наружного воздуха прижимало их так крепко, что 16 лошадей (рынком) совсем не могли их развить или достигали этого лишь с трудом. Когда же полушария, уступая напряжению всей силы лошадей, разъединялись, то раздавался грохот, как от выстрела.

Но стоило поворотом крапа открыть свободный доступ воздуху — и полушария легко было разнять руками».

Атмосферное давление в жизни человека и животных.

Задумывались ли вы над тем, как мы дышим. Механизм дыхания заключается в следующем: мышечным усилием мы увеличиваем объем грудной клетки, при этом давление воздуха внутри легких уменьшается и атмосферное давление, вталкивает туда порцию воздуха.

При выдыхании происходят обратное явление. Наш дыхательный аппарат действует: то как разрежающий насос, то как нагнетательный.

 Как мы пьем? Приставив стакан к губам, начинаем тянуть жидкость в себя. Втягивание жидкости вызывает расширение грудной клетки, воздух в легких и полости рта разрежается и атмосферное давление «загоняет» туда очередную порцию жидкости. Так организм человека приспосабливается к атмосферному давлению и использует его.

Тело человека приспособлено к атмосферному давлению и плохо переносит его понижение. При подъеме на высокие горы, (примерно с 4000 м, а иногда и ниже) многие люди чувствуют себя плохо, появляются приступы «горной болезни»: становится трудно дышать, как-бы не хватает воздуха, из ушей и носа нередко идет кровь, можно даже потерять сознание.

Так как благодаря атмосферному давлению суставные поверхности плотно прилегают друг к другу (в суставной сумке, охватывающей суставы, давление пониженное), то высоко в горах, где атмосферное давление резко падает, действие суставов расстраивается, руки и ноги плохо «слушаются», легко получаются вывихи.

            Многие живые организмы, например глисты, спруты, черви сосальщики, пиявки, комнатные мухи, имеют присоски, при помощи которых они могут прилипнуть, присосаться к любому предмету. Пиявки пользуются присосками для перемещения по дну водоема, осьминоги — для схватывания добычи.

Происходит это так. Присоски увеличиваются в объеме, поэтому внутри них образуется разреженное пространство, и наружное давление воздуха прижимает их к какому-либо предмету. 

Везде, куда бы мы ни пришли, есть живые барометры.

Есть на Земле существа, которые могут предсказывать погоду, с этим связаны ряд примет:

Раки перед дождем выползают на берег.

Муравьи стремительно закрывают все входы в муравейник перед ненастьем. Пчелы перестают летать за нектаром к цветам, сидят в улье и гудят.

Если бабочек не видено над цветками, значит, через несколько часов начнется дождь.

Если высоко над кустами плавно летит стрекоза, останавливаясь, порой на месте, можно быть спокойным — погода будет хорошая.

Если кузнечики вечером сильно стрекочут, утро будет солнечное.

 Если паук сидит, забившись в середину паутины, и не выходит — жди дождя.

Если вечером от небольшого болота или прудика несется громкое кваканье — настоящий лягушачий концерт,— на следующий день будет хорошая погода.

Воробьи перед дождем начинают купаться в пыли и мало чирикают.

Кошка свернулась калачиком—к холоду; спит крепко, брюхом вверх — к теплу.

Использование атмосферного давления в медицине.

Атмосферное давление широко используется в медицине. Мы сейчас познакомимся с этим.

1. Пипетка – прибор для получения капель жидкости.

2.Медицинский шприц.

3.Медицинские банки.

При горении бумаги, ваты воздух в банке нагревается, давление увеличивается, и часть воздуха выходит из нее. После того как медицинскую банку приложили к руке или к телу больного, воздух охладится и там возникает разряжение. Банка удерживается на руке атмосферным давлением.

Для чего наблюдают за изменением атмосферного давления.

 Атмосферное давление может о многом поведать. И, прежде всего оно помогает предсказывать погоду. А ее знание необходимо людям разных профессий — летчикам и капитанам, агрономам и радистам, полярникам, медикам, ученым.

Если атмосферное давление повышается, это означает, что погода будет хорошей: холодной — зимой и жаркой — летом; если резко падает, то можно ожидать появления облачности, насыщения воздуха влагой; понижение давления летом предвещает похолодание, зимой — потепление. Объяснить это можно примерно так. Атмосферное давление увеличивается, если будут происходить перемещения масс воздуха вниз (нисходящие потоки). Опускается с больших высот воздух сухой, и влаги в нем содержится мало, поэтому погода будет хорошей, без осадков. Понижается же атмосферное давление при восходящих потоках воздуха. Вверх поднимается воздух, обильно насыщенный водяными парами. Вверху он охлаждается, что приводит к появлению облачности, выпадению осадков — погода при этом ухудшается.

Резкие изменения атмосферного давления могут привести в медленное и плавное колебательное движение поверхность воды в бухте или в большом заливе и даже целого района моря; иногда они способны вызвать шторм и в океане.

Вот почему для предсказания погоды необходимо вести систематические наблюдения не только за скоростью ветра, температурой и влажностью воздуха, но и за изменением атмосферного давления.

Сейчас в нашей стране работает свыше 4000 метеостанций и 7000 метеопостов, 210 станций зондируют атмосферу радиоволнами, для сбора информации о погоде используются специальные корабли, метеорологические спутники серии «Космос».

Основоположником отечественной метеорологии был великий русский ученый М.В.Ломоносов.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ:

1.      Выпишите из текста  ключевые слова, относящиеся к понятию атмосфера. Назовите хотя бы три отличая воздушного океана от водного?

2.      Расставьте слои атмосферы в порядке удаления их от Земли, указав их размеры и температуру.

1. мезосфера   

2. стратосфера

3. термосфера 

4. тропосфера 

5. экзосфера   

По вашей схеме напишите неравенства для плотности и давления воздуха.( <, >,=)

3.      Почему облака образуются в основном в тропосфере?

4.      Начертите диаграмму, в которой будет показан состав атмосферы.

5.      Используя данные текста, рассчитайте вес воздуха в классной комнате. (Подсказка: плотность воздуха возьмите в справочном материале учебника, размеры комнаты спросите у учителя).

6.      Можно ли считать Вас мировым чемпионом по удержанию воздуха на плечах? (Подсказка: массу воздуха взять в предыдущей задаче. Мировой рекорд по поднятию штанги (рывок) равен 263 кг. Хоссейн Реза Задэ (Ирак)).  Оказывается, что на каждого из нас воздух давит с силой 10-15 тонн. Но такое давление способно раздавить все живое. Почему же мы его не ощущаем?

7.      Какие  выводы можно сделать из опыта, проведенного  бургомистром Отто фон Герике?

8.      Атмосферное давление везде одинаковое! Если не будет силы тяжести, не будет и атмосферы.  ВЫ согласны с этими утверждениями? Почему?

9.      Составьте кластер «Атмосферное давление в жизни человека и животных»

 

       Атмосферное давление

 

10.  Составьте вопросы к кроссворду.

1

о

б

ъ

е

м

2

п

а

с

к

а

л

ь

3

м

е

т

р

4

м

о

л

е

к

у

л

а

5

а

т

м

о

с

ф

е

р

а

6

в

е

щ

е

с

т

в

о

7

д

и

н

а

м

о

м

е

т

р

8

т

е

р

м

о

м

е

т

р

Дополнительно:

11.  Почему трудно вытащить ноги, увязшие в размокшей глине? Какую роль играет здесь атмосферное давление?

12.  Если приложить плотно к губам кленовый лист и быстро втянуть воздух, то лист с треском разрывается. Почему?

13.  Если открыть кран наполненной водой бочки, которая не имеет более никаких, даже маленьких отверстий и щелей, то вода вскоре перестает вытекать из крана. Почему?

Краткое описание документа:

Задание для 7 класса по теме "Атмосферное давление". После прочтение текстов, детям необходимо ответить на ряд вопросов:

1. Выпишите из текста ключевые слова, относящиеся к понятию атмосфера. Назовите хотя бы три отличая воздушного океана от водного?
2. Расставьте слои атмосферы в порядке удаления их от Земли, указав их размеры и температуру.

1. мезосфера

2. стратосфера

3. термосфера

4. тропосфера

5. экзосфера

По вашей схеме напишите неравенства для плотности и давления воздуха.( <, >,=).

Материал рассчитан на 2 урока.