Wydaje ci się, że kiedy rozmawiasz z osobą stojącą naprzeciw ciebie, nic was nie rozdziela? A jednak – między wami znajduje się powietrze. To właśnie ono wypełnia przestrzeń dookoła nas, choć nie możemy go ani zobaczyć, ani poczuć. Jak zatem przekonać się o jego istnieniu? Otóż cały czas naciska ono na nas swoją masą – inaczej mówiąc, wywiera ciśnienie.
Romf2qiJBLaZG
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
kiedy powstaje para wodna,
jakie są stany skupienia,
przykłady ciał stałych, ciekłych i gazowych,
czym oddychamy.
Twoje cele
Wyjaśnisz, co to jest atmosfera i ciśnienie atmosferyczne.
Opiszesz skład powietrza.
Zaplanujesz doświadczenie potwierdzające obecność powietrza wokół nas.
Wyjaśnisz, na czym polega zależność między wartością ciśnienia a wysokością nad poziomem morza.
Opiszesz zastosowanie barometru.
itogiwzeXv_d5e262
1. Co to jest atmosfera?
Nad powierzchnią Ziemi znajduje się przylegająca do niej, gruba na wiele kilometrów powłoka – atmosferaatmosferaatmosfera. Tworzy ją mieszanina gazów zwana powietrzempowietrzepowietrzem. Składa się ono głównie z azotu, tlenu i niewielkich ilości innych gazów. Najważniejszy jest dla nas tlen zużywany w trakcie oddychania lub na przykład podczas spalania drewna. W wyniku tych procesów powstaje wykorzystywany przez rośliny dwutlenek węgla. W powietrzu znajduje się też para wodna, która po skropleniu może formować się w chmury. Opisując skład powietrza, pomija się parę wodną, gdyż jej ilość jest bardzo zmienna.
Atmosfera sprawia, że na naszej planecie może istnieć życie. Oddychamy zawartym w powietrzu tlenem. Dzięki atmosferze na Ziemi utrzymuje się odpowiednia temperatura. Ponadto powłoka ta chroni nas przed szkodliwym promieniowaniem.
RysVSAyjl62N0
Czyste powietrze nie ma smaku, zapachu oraz barwy. Nie można go zobaczyć, ponieważ jest przezroczyste. W jaki sposób przekonać się, że istnieje?
Wykrywanie powietrza
Obserwacja 1
Udowodnienie obecności powietrza wokół nas.
Co będzie potrzebne
miska,
woda,
słomka.
Instrukcja
Nalej wody do miski.
Zatkaj palcem jeden koniec słomki.
Zanurz poziomo słomkę otwartym końcem do dołu. Zwróć uwagę, aby obydwa końce słomki znalazły się pod wodą.
Zabierz palec z wylotu słomki i zaobserwuj, co się stanie.
Podsumowanie
Jeśli po zwolnieniu palca ze słomki zaczęły wydobywać się pęcherzyki, oznacza to, że słomka nie mogła być pusta – wypełniał ją gaz. Jest to właśnie powietrze.
R1MkX87KrZX3A
Tlen w powietrzu
Obserwacja 2
Sprawdzenie obecności tlenu w powietrzu.
Co będzie potrzebne
słoik,
ogarek świeczki,
zapałki.
Instrukcja
Na środku talerza postaw zapalony ogarek i nakryj go słoikiem.
Sprawdzaj, co się stanie, aż do zgaśnięcia płomienia świeczki.
Podsumowanie
Kiedy cały tlen spod szklanki zostanie zużyty w procesie spalania, świeczka zgaśnie.
Ciekawostka
Gdybyśmy napełnili naczynie o pojemności 1 mIndeks górny 33 powietrzem, to w temperaturze pokojowej (około 21 °C) ważyłoby ono około 1,2 kg. Wynika z tego, że powietrze znajdujące się w szkolnej sali (której średnia objętość to ok. 250 mIndeks górny 33) waży więcej od ciebie.
RuOTOWdVo7NVK
Ciekawostka
Na dużych wysokościach powietrze jest znacznie rzadsze niż na poziomie morza. Dlatego na przykład himalaiści muszą nosić maski tlenowe, by móc oddychać.
RU6OrytjGUL5K
itogiwzeXv_d5e525
2. Co to jest ciśnienie atmosferyczne?
Powietrze składa się z cząsteczek, więc ma masę. To oznacza, że naciska ono na wszystko, co jest pod nim i w nim. Z naciskiem tym związane jest ciśnienie powietrza, zwane ciśnieniem atmosferycznymciśnienie atmosferyczneciśnieniem atmosferycznym.
Powietrze ogrzane staje się lżejsze od otoczenia i unosi się do góry, co nieco zmniejsza ciśnienie powietrza w tym obszarze. Natomiast ochładzając się, staje się cięższe i opada w dół, co nieco zwiększa ciśnienie. Wysoko w górach warstwa atmosfery naciskająca na powierzchnię Ziemi jest cieńsza. Dlatego ciśnienie będzie tam niższe w porównaniu z terenami położonymi niezbyt wysoko nad poziomem morza.
R1pKQc8BVWXja
Ciśnienie a wysokość nad poziomem morza
Obserwacja 3
Sprawdzenie, jak zmienia się ciśnienie wraz ze zmianą grubości naciskającej warstwy.
Co będzie potrzebne
3 duże książki.
Instrukcja
Połóż na głowie jedną książkę. Staraj się nie podtrzymywać jej rękami.
Połóż kolejne dwie książki. Co obserwujesz?
Podsumowanie
Trzy książki wywierają większy nacisk na głowę niż jedna. Podobnie jest z atmosferą i wywieranym przez nią ciśnieniem. Nad lądem znajdującym się na dużej wysokości nad poziomem morza warstwa atmosfery jest cieńsza, przez co ciśnienie jest niższe.
Zastanówmy się teraz, czy ciśnienie atmosferyczne wywiera nacisk tylko z góry. Wydaje się, że to oczywiste. Jednak pamiętajmy, że powietrze składa się z cząsteczek, które poruszają się we wszystkich kierunkach. Może więc ciśnienie oddziałuje na obiekty z różnych stron?
Działanie ciśnienia atmosferycznego
Obserwacja 4
Sprawdzenie, czy ciśnienie atmosferyczne oddziałuje na obiekty jedynie z góry.
Co będzie potrzebne
plastikowa butelka,
gumowa rękawiczka,
gumka recepturka,
taśma samoprzylepna.
Instrukcja
W dnie butelki zrób niewielki otwór i zaklej go taśmą samoprzylepną.
Napełnij butelkę wodą.
Wciśnij do szyjki butelki rękawiczkę tak, by z butelki wystawała tylko niewielka część z otworem na rękę. Zamocuj rękawiczkę za pomocą gumki recepturki.
Odklej taśmę z dna butelki. Co udało ci się zaobserwować?
R1Mowj8DUIgvh
Podsumowanie
Woda wypływa z butelki, a jej miejsce zajmuje powietrze. Dlatego rękawiczka stopniowo nadyma się jak balon, a sama butelka wygląda tak, jakby ktoś próbował ją zgnieść, gdyż ze wszystkich stron otacza ją powietrze. Butelka ulega zgnieceniu pod wpływem ciśnienia atmosferycznego. Gdyby naciskało ono tylko z góry, nie przyniosłoby to takiego efektu – musi więc działać na butelkę ze wszystkich stron.
11
Ćwiczenie 1
Zastanów się, jak wyglądałaby butelka, gdyby ciśnienie oddziaływało na nią jedynie od góry.
Przypomnij sobie, jak działa ciśnienie atmosferyczne na butelkę. A co się stanie, jeśli to ciśnienie będzie tylko z jednej strony.
Ciśnienie, oddziałując na butelkę tylko z góry, spowoduje jej zgniecenie tylko od tej strony.
Ciekawostka
Powietrze wywiera na naszą głowę nacisk podobny do tego, jaki wywierałby postawiony na niej samochód. Jednak nasz organizm wytwarza ciśnienie, które równoważy siłę nacisku z zewnątrz.
R1PQwihuSSuJZ
itogiwzeXv_d5e686
3. Jak mierzymy ciśnienie atmosferyczne?
Ciśnienie atmosferyczne mierzy się w paskalach – w skrócie Pa. Ponieważ osiąga ono duże wartości, dla wygody na przykład w prognozach pogody podaje się je w hektopaskalach (1 hPa = 100 Pa). Pomiary ciśnienia atmosferycznego wykonuje się przyrządem zwanym barometrembarometrbarometrem.
Ciekawostka
Nazwa paskal pochodzi od nazwiska francuskiego naukowca Blaise'a Pascala (czyt. [blejza paskala], który zajmował się m.in. matematyką, fizyką i inżynierią.
RBn90UuD459UB
Jak korzystać z barometru? Jeśli posiadasz takie urządzenie albo jest ono na wyposażeniu pracowni przyrodniczej w twojej szkole, to wykonaj obserwację.
R121Z1ZAg8ltc
Działanie barometru
Obserwacja 5
Odczytywanie wskazania barometru.
Co będzie potrzebne
barometr.
Instrukcja
Sprawdź rano wskazania ciśnienia na barometrze.
Ustaw ręcznie wskazówkę kontrolną tak, by pokrywała się ze wskazaniem wskazówki pomiarowej.
Sprawdzaj odczyty ciśnienia w ciągu dnia. Kiedy pierwsza wskazówka zmieni swoje położenie, porównaj wskazania z zaznaczonym wcześniej odczytem.
Podsumowanie
Obserwując wskazania barometru, można przewidywać pogodę. Jeżeli wskazówka pomiarowa pokazuje większą wartość niż wskazówka kontrolna, to znaczy, że ciśnienie rośnie i pogoda będzie słoneczna. Natomiast jeśli pokazuje wartość mniejszą, to znaczy, że ciśnienie spada i mogą pojawić się opady.
Ciekawostka
Dawniej używano barometrów, których głównym elementem była rurka wypełniona rtęcią. Poziom cieczy zmieniał się w zależności od zmiany ciśnienia. Wartość ciśnienia podawano w milimetrach słupa rtęci. Do dziś zdarza się, że ta jednostka miary jest używana. Oznacza się ją w skrócie mmHg.
RWrL9kjsS0vVS
itogiwzeXv_d5e837
Podsumowanie
Powietrze wywiera na każdą powierzchnię nacisk. Związane jest z nim ciśnienie zwane atmosferycznym.
Ciśnienie zmienia się wraz z wysokością – im wyżej nad poziomem morza, tym jest niższe.
Wartość ciśnienia mierzymy za pomocą barometru.
Praca domowa
11
Ćwiczenie 2
Czy gdyby barometr nie miał wskazówki kontrolnej, to możliwe byłoby za jego pomocą prognozowanie pogody? Uzasadnij swoją odpowiedź.
Zastanów się, co musisz zrobić, patrząc na obie wskazówki barometru: pomiarową i kontrolną.
Porównanie położenia wskazówki pomiarowej ze wskazówką kontrolną pozwala na prognozowanie pogody.
itogiwzeXv_d5e936
Słownik
atmosfera
atmosfera
gazowa powłoka otaczająca kulę ziemską złożoną z mieszaniny gazów
barometr
barometr
przyrząd służący do pomiaru ciśnienia atmosferycznego
ciśnienie atmosferyczne
ciśnienie atmosferyczne
ciśnienie atmosferyczne informuje nas, jaki nacisk wywiera powietrze na jednostkę powierzchni ciała (np. 1mIndeks górny 22); jednostką miary ciśnienia jest paskal (1 Pa); powszechnie używana jest też jednostka 100 razy większa – hektopaskal (1 hPa = 100 Pa)
powietrze
powietrze
mieszanina gazów występująca w atmosferze, której głównymi składnikami są azot i tlen