Czy można żyć bez powietrza?
Weź głęboki oddech, po czym spójrz w niebo i zastanów się, czym jest powietrzepowietrze. Jakie są właściwości powietrza i co wchodzi w jego skład? Czy powietrze ma wpływ na istnienie na Ziemi życia? Czy wszędzie na Ziemi – na wsi, w mieście, nad morzem i na szczycie górskim – ma ono dokładnie taki sam skład?

Dowody na istnienie powietrza
Czy naczynia, które wydają się nam puste, są w rzeczywistości wypełnione powietrzem? Wykonaj poniższe doświadczenia, które pomogą Ci znaleźć odpowiedź na to pytanie. Sformułuj odpowiednie obserwacje i wnioski.

Czy naczynia, które wydają się nam puste, są w rzeczywistości wypełnione powietrzem? Wykonano poniższe doświadczenia, które pomogą Ci znaleźć odpowiedź na to pytanie.
Sformułowano odpowiednie obserwacje i wnioski.
Problem badawczy:
Czy w szklance i strzykawce, które są pozornie puste, znajduje się powietrze?
Hipoteza:
Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie ją zweryfikuj.
W „pustej” szklance i w „pustej” strzykawce jest powietrze.
W „pustej” szklance i w „pustej” strzykawce nie ma powietrza.
Co będzie potrzebne:
strzykawka
szklanka
miska
woda
papier
Przebieg doświadczenia:
Do ręki wzięto pozbawioną igły strzykawkę i odciągnięto tłoczek do końca. Zatkano palcem wylot strzykawki i naciśnięto tłoczek. Zanotowano obserwację.
Do miski wlano wodę. Kartkę pognieciono i umieszczono w szklance. Spróbowano umieścić szklankę w misce z wodą. W tym celu szybkim ruchem odwrócono szklankę do góry dnem i, starając się, aby kartka z niej nie wypadła, włożono do miski. Zaobserwowano zachodzące zmiany.
Obserwacje:
Tłoczek stawia opór i nie da się go wcisnąć do końca. W momencie, gdy przestajemy naciskać na tłoczek, siła oddziałująca na palec ustaje, a tłoczek częściowo wraca do początkowego położenia.
Kartka znajdująca się wewnątrz szklanki nie uległa całkowitemu zamoczeniu.
Wnioski:
Wewnątrz strzykawki znajduje się bezbarwny, niewidoczny gaz, który podczas próby przesunięcia tłoczka wywiera nacisk na palec.
Szklanka jest wypełniona powietrzem, dzięki czemu kartka wewnątrz niej nie uległa całkowitemu zamoczeniu. Szkło stanowi barierę fizyczną oddzielającą zawarte w niej powietrze od wody otaczającej szklankę, dlatego dopóki nie oderwiemy szklanki od dna, kartka pozostanie sucha.
Jak myślisz, w jakim celu w doświadczeniu zastosowano miskę z wodą?
Powietrze i historia badania jego składników
Podczas formowania się skorupy ziemskiej i późniejszych procesów zachodzących na Ziemi, zmieniał się skład jej atmosferyatmosfery, czyli powłoki gazowej otaczającej planetę. Początkowo w ogóle nie zawierała w swoim składzie tlenu. Od momentu powstania organizmów fotosyntezujących, ilość tlenu w atmosferze stopniowo wzrastała, a około mln lat temu skład powietrza się ustabilizował. Dziś jego głównymi składnikami są azot, tlen oraz niewielka objętość gazów szlachetnych, zwłaszcza argonu.
Co więcej, powietrze zawiera także składniki, których wartość może zmieniać się w zależności od lokalizacji, klimatu, pór roku, a nawet pory dnia. Są to między innymi: para wodna, tlenek węgla (dwutlenek węgla), ozon oraz zanieczyszczenia, w tym również pyły.
Czy wiesz, czym jest atmosfera ziemska i z czego się składa? Zapoznaj się z animacją omawiającą skład powietrza w atmosferze ziemskiej, a następnie rozwiąż zadanie zamieszczone poniżej.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1Dagz3CIKh6p
W animacji omówiono skład atmosfery ziemskiej oraz jej warstwowość wyróżnione na podstawie temperatury i odległości od powierzchni Ziemi.
Powietrze jest jednorodną, wieloskładnikową mieszaniną różnych gazów, które znajdują się głównie w troposferze. Tym samym, powietrze stanowi jeden z podstawowych składników środowiska przyrodniczego.
To, że powietrze jest mieszaniną jednorodną oznacza, że nie jesteśmy w stanie rozpoznać jego składników ani „gołym” okiem, ani za pomocą prostych przyrządów optycznych.
Powietrze jest mieszaniną gazów, które różnią się między sobą temperaturami wrzenia. W odpowiednich warunkach temperatury i ciśnienia, poszczególne gazy można skroplić. Składniki skroplonego powietrza można rozdzielić poprzez destylację. Pierwszymi osobami, którym udało się skroplić azot oraz tlen byli polscy uczeni: chemik Karol Olszewski i fizyk Zygmunt Wróblewski (profesorowie Uniwersytetu Jagiellońskiego).
Czy wiesz, w jaki sposób uzyskuje się gazy na skalę przemysłową? Aby się tego dowiedzieć, zapoznaj się z animacją, a następnie odpowiedz na pytanie zamieszczone poniżej.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1YDZsdQNa9Jp
Film omawia poszczególne składniki powietrza.
Dzisiaj wiemy, że powietrze jest mieszaniną gazów, ale zanim uzyskaliśmy tę wiedzę, konieczny był szereg odkryć i zaangażowanie wielu osób.
Czy wiesz, ilu ludzi badających powietrze dokonało przełomowych odkryć i zapisało się na kartach historii? Zapoznaj się z informacjami zawartymi w poniższym materiale, na następnie zaznacz poprawne odpowiedzi na postawione poniżej pytania.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R149KBFa2rjV9
W animacji omówiono historię odkrycia tlenu. Przedstawiono odkrywców, którzy odegrali najważniejsze role w tym temacie oraz ich przełomowe doświadczenia.
Przeprowadź eksperyment w wirtualnym laboratorium. Przyjrzyj się dostępnym w nim odczynnikom i sprzętowi laboratoryjnemu. Na podstawie analizy powyższego materiału zastanów się i odpowiedz na pytanie: Obecność, których gazów można potwierdzić w powietrzu, mając do dyspozycji wspomniane wyposażenie? Wykonaj odpowiednie eksperymenty, a w ich trakcie uzupełnij dziennik laboratoryjny (polecenie ).
Na podstawie przeprowadzonych eksperymentów porównaj zawartość badanych gazów w powietrzu wdychanym do płuc i wydychanym z płuc. Odpowiednie informacje na ten temat zapisz we wspomnianym dzienniku laboratoryjnym.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DYW18VtGK
Czy powietrze jest mieszaniną gazów, w której część ze składników umożliwia proces spalania? Wykonaj eksperyment, który pomoże Ci znaleźć odpowiedź na tak postawiony problem badawczy. Sformułuj odpowiednie obserwacje i wnioski.
Czy powietrze jest mieszaniną gazów, w której część ze składników umożliwia proces spalania? Aby się o tym przekonać, wykonano eksperyment.
Problem badawczy: Czy powietrze jest mieszaniną gazów, w której część ze składników umożliwia proces spalania?
Hipoteza: Powietrze jest mieszaniną gazów, a część z jej składników podtrzymuje proces spalania.
Co było potrzebne:
krystalizator;
świeczka;
cylinder miarowy;
woda;
barwnik.
Instrukcja:
Do krystalizatora wlano wodę. Na powierzchni wody umieszczono zapaloną świeczkę typu podgrzewacz. Przykryto świecę cylindrem miarowym. Zaobserwowano zachodzące zmiany.
Obserwacje:
Świeczka płonie, a poziom wody w cylindrze się podnosi. Po pewnym czasie świeczka gaśnie.
Wnioski:
Powietrze jest mieszaniną gazów, której część składników jest odpowiedzialna za podtrzymanie procesu spalania.
Podsumowanie:
Świeczka, paląc się w ograniczonej przestrzeni, zużywa tylko część gazu znajdującego się w cylindrze, a w jego miejsce zasysana jest woda. Składnikiem powietrza, który podtrzymuje proces spalania, jest tlen. Gaz ten zajmuje około objętościowych powietrza, co także udało się potwierdzić tym eksperymentem. Świeczka płonie, a poziom wody w cylindrze podnosi się. Gdy wypełni ona cylinder do około () jego objętości, świeczka gaśnie.
Dla zainteresowanych
Sumaryczna objętość gazu w cylindrze się nie zmieniła. Podczas procesu spalania dochodzi do przekształcenia gazowego tlenu w tlenek węgla (dwutlenek węgla), który rozpuszcza się w wodzie dużo lepiej niż tlen. Powoduje, że (powstały w takiej samej objętości, w jakiej wcześniej występował ) rozpuszcza się w wodzie, dzięki czemu możemy zaobserwować zmianę poziomu cieczy (objętości wody) w cylindrze.
Zastanów się i odpowiedz, w jakim celu zastosowano w doświadczeniu cylinder miarowy?
W Zygmunt Wróblewski z Karolem Olszewskim rozpoczęli prace nad skropleniem składników powietrza. Najpierw udało im się uzyskać skroplony tlen (w postaci cieczy), następnie – azot i tlenek węgla. Informację o tym podali podczas posiedzenia Akademii Umiejętności w Krakowie kwietnia oraz podczas posiedzenia Francuskiej Akademii Nauk w dniach i kwietnia tego samego roku. Tablica upamiętniająca ich dokonanie znajduje się na gmachu Collegium Kołłątaja przy ul. św. Anny (na Starym Mieście) w Krakowie.
Karol Olszewski pozostawił w spadku wiele przyrządów i aparatury o znaczeniu historycznym, które zapoczątkowały powstanie działającego do dzisiaj Muzeum Uniwersytetu Jagiellońskiego z siedzibą w Collegium Maius.

2. Gmach Collegium Kołłątaja
3. Tablica pamiątkowa
Nazwisko Antoine'a Lavoisiera (czyt. antłana lawłaziera) zostało uwiecznione na wieży Eiffla pod pierwszym balkonem od strony północno‑zachodniej. Znalazło się ono wśród siedemdziesięciu dwóch nazwisk naukowców, inżynierów i przemysłowców. Pomysłodawcą listy był Gustaw Eiffel. Wszyscy wymienieni tam to Francuzi z urodzenia lub pochodzenia; z wyjątkiem pracujących we Francji: Włocha Josepha Lagrange'a (czyt. dżozefa lagrandża) i Szwajcara Jacques'a Sturma (czyt. żaka szturma). Na liście nie ma nazwiska żadnej kobiety.

Właściwości i zastosowanie powietrza
Poniższe grafiki przedstawiają skład procentowy poszczególnych składników powietrza. Przeanalizuj dane zamieszczone poniżej, a następnie odpowiedz na pytanie. Zwróć uwagę, że w powietrzu mogą znajdować się także zanieczyszczenia w postaci cząstek stałych, takich jak pyły czy mikroorganizmy.


Czyste, niezanieczyszczone powietrze jest bezbarwną, bezwonną, pozbawioną smaku mieszaniną jednorodną gazów, która słabo rozpuszcza się w wodzie. Skroplone powietrze przyjmuje barwę bladoniebieską, a jego gęstość jest mniejsza od gęstości wody.
Gęstość powietrza zależy od warunków ciśnienia i temperatury, w jakich się ono znajduje, a także od jego dokładnego składu. Na poziomie morza, pod ciśnieniem atmosferycznym () i w temperaturze , gęstość powietrza wynosi .
Zawartość tlenu w powietrzu w ilości około stanowi wartość optymalną dla organizmów oddychających tlenowo, w tym dla człowieka. To sprawia, że powietrze jest niezbędne do podtrzymania życia na Ziemi. Poza tym wykorzystuje się je w przemyśle w kontrolowanych procesach spalania. Stanowi surowiec do przemysłowego otrzymywania tlenu, azotu, argonu i gazów szlachetnych.
Powietrze / składnik powietrza | Barwa | Gęstość | Temperatura topnienia | Temperatura wrzenia |
|---|---|---|---|---|
powietrze | bezbarwne | |||
azot | bezbarwny | |||
tlen | bezbarwny | |||
argon | bezbarwny |
Przyjrzyj się powyższemu zestawieniu wybranych właściwości powietrza i kilku jego składników, a następnie, na podstawie danych oraz dotychczas uzyskanej wiedzy, wskaż, które z poniższych zdań jest poprawne.
Azot jest obojętnym gazem, który ma szerokie zastosowanie w przemyśle, między innymi górniczym (przeciwdziałanie pożarom), farmaceutycznym i spożywczym (usunięcie tlenu z opakowania zapobiega szybkiemu psuciu się produktów). Azotem, w razie kolizji, wypełniają się również poduszki powietrzne w pojazdach.
Dwutlenek węgla (tlenek węgla) również znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle. Jest wykorzystywany między innymi jako dodatek do żywności (napoje gazowane), środek gaśniczy w gaśnicach śniegowych czy jako medium chłodzące w postaci tak zwanego suchego lodusuchego lodu.
Z kolei argon, jako gaz szlachetny, znalazł zastosowanie między innymi do utrzymywania obojętnej chemicznie atmosfery w żarówkach, a także jest wykorzystywany w reklamach świetlnych (tzw. neonach) o fioletowej lub niebieskiej barwie.
Jaki kształt przyjmuje powietrze? Aby poznać odpowiedź na to pytanie, wykonaj poniższe doświadczenie.
Sformułuj odpowiednie obserwacje i wnioski.
Jaki kształt przyjmuje powietrze? Aby poznać odpowiedź na to pytanie, przeanalizuj poniższe doświadczenie.
Problem badawczy:
Jaki kształt przyjmuje powietrze?
Hipoteza:
Powietrze przyjmuje kształt naczynia, w którym się znajduje.
Co będzie potrzebne
szklanka;
balon;
pompka;
skrawki papieru;
strzykawka.
Instrukcja:
Na dno szklanki włożono pusty balon i rozpoczęto pompowanie go powietrzem. Zaobserwowano zachodzące zmiany.
Nadmuchano balon powietrzem. Na stole umieszczono skrawki papieru. Wypuszczono na nie powietrze z balonika. Zaobserwowano zachodzące zmiany.
Odciągnięto tłoczek strzykawki. Zatkano otwór strzykawki palcem i naciśnięto na tłok. Zaobserwowano zachodzące zmiany.
Obserwacje:
Powietrze wypełniło balonik, a on dopasował się do kształtu szklanki.
Wypuszczenie powietrza z balonu wywołuje podmuch, który unosi ze sobą skrawki papieru.
W łatwy sposób można zmniejszyć objętość, którą gaz zajmuje w strzykawce. Od pewnego momentu czuć wyraźny nacisk na palec.
Wnioski:
Powietrze i inne gazy przyjmują kształt naczynia, w którym się znajdują.
Powietrze w balonie jest ściśnięte, czyli sprężone. Po wypuszczeniu powietrza z balonu gaz rozpręża się, a wywołany tym zjawiskiem podmuch unosi ze sobą skrawki papieru.
Powietrze jest rozprężliwe – łatwo można zmniejszyć jego objętość, co wiąże się ze wzrostem ciśnienia w układzie.
Zastanów się i odpowiedz, w jakim celu umieszczono balon w szklance.
Czy powietrze jest dobrym przewodnikiem prądu elektrycznego? Wykonaj poniższe doświadczenie, które pomoże Ci poznać odpowiedź na to pytanie.
Sformułuj odpowiednie obserwacje i wnioski.
Czy powietrze jest dobrym przewodnikiem prądu elektrycznego? Przeanalizuj poniższe doświadczenie, które pomoże Ci poznać odpowiedź na to pytanie.
Problem badawczy:
Czy powietrze przewodzi prąd elektryczny?
Hipoteza:
Powietrze nie przewodzi prądu elektrycznego.
Co było potrzebne:
bateria;
dioda elektroluminescencyjna (LED);
przewody elektryczne.
Instrukcja:
Z przedmiotów niezbędnych do wykonania doświadczenia skonstruowano obwód elektryczny. Jeden z przewodów elektrycznych został zaczepiony o baterię oraz diodę (LED). Końce zestawu z baterią i diodą (LED) pozostawiono niezłączone. Zaobserwowano, co się dzieje z diodą (LED).
Obserwacje:
LED się nie świeci, czyli w obwodzie elektrycznym nie płynie prąd.
Wnioski:
Powietrze nie przewodzi prądu elektrycznego.

Zastanów się i odpowiedz, jaki element obwodu elektrycznego wykonanego w powyższym doświadczeniu jest odpowiedzialny za źródło prądu elektrycznego.
Kichając, wydychamy powietrze ze średnią prędkością . Wynik zapisany w Księdze rekordów Guinnessa to aż .
Podczas pojedynczego kichnięcia wydychamy około kropli, które mogą zawierać wirusy i przemieszczają się nawet na odległość trzech metrów. Dlatego pamiętaj o zakrywaniu ust i nosa podczas kichania.

Przedstaw w postaci wykresów – kołowego i słupkowego – objętościowy skład procentowy powietrza.
Zapisz z jakich gazów składa się powietrze oraz jaki jest skład objętościowy procentowy poszczególnych składników powietrza?
Oblicz temperaturę powietrza, która panuje u podnóża góry na wysokości , podczas gdy na jej wierzchołku, na wysokości , temperatura powietrza wynosi . Przyjmij, że spadek temperatury powietrza przy obniżaniu wysokości wynosi na każde różnicy wysokości.
Podsumowanie
Czyste powietrze jest jednorodną mieszaniną bezbarwnych i bezwonnych gazów.
Głównymi składnikami powietrza w procentach objętościowych są: azot (), tlen (), argon i inne gazy szlachetne (), tlenek węgla oraz woda w postaci pary.
Powietrze, dzięki dużej zawartości tlenu, jest niezbędne dla podtrzymania życia na Ziemi, a także umożliwia zachodzenie procesu spalania.
Powietrze nie przewodzi prądu elektrycznego.
Tlen i azot zostały po raz pierwszy skroplone z powietrza przez polskich naukowców: Karola Olszewskiego i Zygmunta Wróblewskiego.
Słownik
powłoka gazowa otaczająca ciało niebieskie, utrzymywana przy jego powierzchni w wyniku działania grawitacji
jednorodna mieszanina różnych substancji, głównie gazów, bez barwy, smaku i zapachu, stanowiąca atmosferę ziemską
tlenek węgla (dwutlenek węgla) w stanie stałym

