Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

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
Ciśnienie atmosferyczne spada wraz z wysokością nad poziomem morza
Źródło: dostępny w internecie: Pixabay, domena publiczna.
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
Skład powietrza atmosferycznego (diagram nie uwzględnia pary wodnej)
Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY 3.0.

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
  1. Nalej wody do miski.

  2. Zatkaj palcem jeden koniec słomki.

  3. Zanurz poziomo słomkę otwartym końcem do dołu. Zwróć uwagę, aby obydwa końce słomki znalazły się pod wodą.

  4. 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
Film przedstawia wykrywanie powietrza. Składa się on z kilku zdjęć przedstawiających krok po kroku, jak wykonać doświadczenie.
Tlen w powietrzu
Obserwacja 2

Sprawdzenie obecności tlenu w powietrzu.

Co będzie potrzebne
  • słoik,

  • ogarek świeczki,

  • zapałki.

Instrukcja
  1. Na środku talerza postaw zapalony ogarek i nakryj go słoikiem.

  2. 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 3 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 3) waży więcej od ciebie.

RuOTOWdVo7NVK
Waga powietrza – ciekawostka
Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY 3.0.
Ciekawostka

Na dużych wysokościach powietrze jest znacznie rzadsze niż na poziomie morza. Dlatego na przykład himalaiści muszą nosić maski tlenowe, by móc oddychać.

RU6OrytjGUL5K
Himalaista
Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY 3.0.
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
Ilustracja interaktywna. Widoczny jest jasnoniebieski akwen, po którym płynie drewniana łódka z jasnym żaglem. Na wodzie widnieje jasnożółty punkt do którego skierowana jest czerwona strzałka z numerem jeden, przy niej widnieje tekst: Na terenie położonym niezbyt wysoko nad poziomem morza górna warstwa atmosfery naciskająca na powierzchnię jest grubsza, więc ciśnienie wyższe. Obok akwenu znajduje się brązowy klif z niewielkim jasnym domem, zielono-brązową palmą oraz białą flagą, a także zielone, wysokie wzniesienie, na którym znajduje się żółty punkt, do którego skierowana jest czerwona strzałka z numerem dwa, przy niej znajduje się tekst: Na wyżej położonych terenach warstwa atmosfery naciskająca na powierzchnię Ziemi jest cieńsza, więc ciśnienie jest tam niższe w porównaniu z terenami położonymi niezbyt wysoko nad poziomem morza.
Różnice ciśnienia w zależności od wysokości
Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY 3.0.
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
  1. Połóż na głowie jedną książkę. Staraj się nie podtrzymywać jej rękami.

  2. 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
  1. W dnie butelki zrób niewielki otwór i zaklej go taśmą samoprzylepną.

  2. Napełnij butelkę wodą.

  3. Wciśnij do szyjki butelki rękawiczkę tak, by z butelki wystawała tylko niewielka część z otworem na rękę. Zamocuj rękawiczkę za pomocą gumki recepturki.

  4. Odklej taśmę z dna butelki. Co udało ci się zaobserwować?

R1Mowj8DUIgvh
Prawidłowe umieszczenie rękawiczki
Źródło: Tammy Dube, Housingaforest, tylko do użytku edukacyjnego na zpe.gov.pl.
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.

uzupełnij treść
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
Zdarza się, że podczas dużego wzrostu lub spadku ciśnienia niektórzy ludzie narzekają, że coś „rozsadza” lub „miażdży” im głowę – wynika to właśnie z różnicy ciśnień
Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY 3.0.
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
Baise Pascal
Źródło: dostępny w internecie: Wikimedia Commons, licencja: CC BY 3.0.

Jak korzystać z barometru? Jeśli posiadasz takie urządzenie albo jest ono na wyposażeniu pracowni przyrodniczej w twojej szkole, to wykonaj obserwację.

R121Z1ZAg8ltc
Główną częścią barometru jest metalowa puszka, z której usunięto powietrze. Zmiany ciśnienia powodują ugięcie ścianek puszki. Ugięcie to przenoszone jest układem dźwigni na wskazówkę pomiarową
Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY 3.0.
Działanie barometru
Obserwacja 5

Odczytywanie wskazania barometru.

Co będzie potrzebne
  • barometr.

Instrukcja
  1. Sprawdź rano wskazania ciśnienia na barometrze.

  2. Ustaw ręcznie wskazówkę kontrolną tak, by pokrywała się ze wskazaniem wskazówki pomiarowej.

  3. 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
Przeciętne ciśnienie atmosferyczne ma wartość 760 mmHg
Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY 3.0.
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.

uzupełnij treść
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 2); 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

itogiwzeXv_d5e1025

Zadania

1
Pokaż ćwiczenia:
11
Ćwiczenie 1
R1AbHakEqwAON
zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski <andrzej.boczarowski@up.wroc.pl>, licencja: CC BY 3.0.
1
Ćwiczenie 2
RUocWQhgIP1CK
Wybierz czynnik, który ma wpływ na wielkość ciśnienia atmosferycznego. Możliwe odpowiedzi: 1. Wilgotność., 2. Odległość od lądu., 3. Kierunek i siła wiejącego wiatru., 4. Wysokość nad poziomem morza.
Źródło: Andrzej Boczarowski <andrzej.boczarowski@up.wroc.pl>, licencja: CC BY 3.0.
2
Ćwiczenie 3
R13caafkoo5Gf
Zaznacz prawidłowe dokończenie zdania

Czym wyżej nad poziom morza, tym ciśnienie atmosferyczne jest niższe, ponieważ Możliwe odpowiedzi: 1. powietrze staje się gęstsze., 2. powietrze staje się rzadsze., 3. powietrze zmienia swój skład., 4. rośnie ilość tlenu.
Źródło: Andrzej Boczarowski <andrzej.boczarowski@up.wroc.pl>, licencja: CC BY 3.0.
RH1Y1g0Oo7B2u2
Ćwiczenie 4
W nocy, w wyniku oddychania i spalania, w powietrzu przybywa 1. niższe, 2. dwutlenku węgla, 3. ciśnieniem atmosferycznym, 4. cieńsza.
Nacisk powietrza atmosferycznego na obszar, nad którym ono zalega, nazywamy 1. niższe, 2. dwutlenku węgla, 3. ciśnieniem atmosferycznym, 4. cieńsza.
W górach warstwa atmosfery naciska na powierzchnię Ziemi 1. niższe, 2. dwutlenku węgla, 3. ciśnieniem atmosferycznym, 4. cieńsza , a więc ciśnienie tam mierzone będzie 1. niższe, 2. dwutlenku węgla, 3. ciśnieniem atmosferycznym, 4. cieńsza niż na nizinach.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
ReIxlaH97gj0Q3
Ćwiczenie 5
*Wskaż, ile ważyłoby 10 m3 powietrza w temperaturze pokojowej (około 21°C). Możliwe odpowiedzi: 1. 12 kg, 2. 120 kg, 3. 120 dag, 4. 1200 g
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑azure

Notatnik

RMdDP3ECJrW2q
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.