Почему при нагревании воздух сжимается

Нагревание и охлаждение воздуха

Огромные массы холодного и горячего воздуха перемещаются в атмосфере. Метеорологи изучают их, чтобы прогнозировать температуру воздуха, дожди и ураганы. Эти атмосферные явления, так же как и ветер, который постоянно дует по всей поверхности Земли, зависят от нагревания воздуха Солнцем.

Что происходит с воздухом при его нагревании? Давайте попробуем проследить этот процесс, попеременно нагревая и охлаждая воздух.

Нам понадобится:

• воздушный шарик
• пустая бутылка
• ёмкость

Название изображения

Ход опыта:

1. Надеваем на горлышко бутылки воздушный шарик.
2. Ставим бутылку в чашу и набираем горячую воду (осторожно с горячей водой!)
3. Теперь подставляем бутылку под струю холодной воды.
4. Можем повторить шаг 2 и шаг 3.

Название видео

Итог и объяснение: Шарик надувается под горячей водой, потому что молекулы, из которых состоит воздух при нагревании удаляются одна от другой. Воздух в бутылке расширяется, ему требуется дополнительное пространство, он проникает в шарик и надувает его. Под холодной водой идёт обратный процесс: воздух, охлаждаясь, сжимается, потому что его молекулы вновь сближаются, и занимает первоначальное место в бутылке.

Мы поняли, что воздух при нагревании расширяется и стремится занять больше места, чем в холодном состоянии. Именно поэтому на баллончиках-распылителях можно прочесть: «Не допускать воздействия солнечных лучей и нагрева выше 50 градусов». Теперь нам ясно значение этого предупреждения. Сжатый газ в баллончике при нагревании расширяется, и баллончик может взорваться!

Конспект урока биологии на тему «Свойство воздуха при нагревании и охлаждении»

Конспект урока по биологии в 6Б классе

Тема: Свойства воздуха при нагревании и охлаждении.

Цели:

— дать представление о свойствах воздуха при нагревании и охлаждении, повторить изученные свойства воздуха, познакомить учащихся со свойством воздуха расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении.

— развивать связную речь, обогащать словарь новыми понятиями, формировать умения делать умозаключения и выводы, устанавливать причинно – следственные связи.

— повышать познавательный интерес к изучению окружающего мира.

Оборудование: лабораторное оборудование: колбы, трубочки, карточки с заданиями.

Ход урока:

I. Организация начала урока

Проверка готовности к уроку. Психологический настрой.

Календарь погоды.

Прежде чем перейдём к изучению нового материала, повторим то, что изучали на прошлом уроке.

II. Проверка выполнения домашнего задания.

1. Фронтальный опрос:

— Что такое воздух?

— Какими свойствами обладает воздух?

— Что такое упругость?

— Расскажите, как доказать, что воздух сжимаем и упруг?

— Где человек использует свойство упругости воздуха?

— Что такое теплопроводность?

— Как доказать что воздух плохо проводит тепло?

— Расскажите, как люди используют плохую теплопроводность воздуха для сохранения тепла?

— Почему звери и птицы зимой не замерзают?

— Почему растения, укрытые пушистым снегом не замерзают?

2. Карточка

1. Задание

Теплопроводность – это______________________________________________

2. Какие вещи необходимо одевать для сохранения тепла. Отметь знаком «+».

Индивидуальное задание для Бабенко Е. и Короткова С.

III. Актуализация знаний учащихся по теме урока

Вы уже знаете, что происходит с водой при нагревании и при охлаждении? А происходят ли такие явления у воздуха? (ответы детей)

IV. Сообщение темы и целей урока:

— Сегодня на уроке вы узнаете, что происходит с воздухом при нагревании и охлаждении (отметить, что только при охлаждении).

Тема: Расширение воздуха при нагревании и сжатие при охлаждении.

V. Объяснение нового материала.

Рассказ учителя с демонстрацией опытов.

1. Что происходит с воздухом при нагревании

Учащиеся по ходу демонстрации опытов делают записи.

Словарная работа:

• РАСШИРЕНИЕ

• НАГРЕВАНИЕ

Опыт 1 «Нагревание воздуха в колбе»

Конец трубочки опустили в стакан с водой. Нагрели колбу, обхватив её руками. Скоро заметили, что из трубочки начали выходить пузырьки воздуха. Это произошло потому, что воздух при нагревании расширяется и не умещается в колбе.

Вывод: воздух при нагревании расширяется.

Свойство горячего воздуха расширяться используется людьми довольно часто и одна из сфер применения горячего воздуха – воздушные шары.

VI. ФИЗМИНУТКА . ГИМНАСТИКА ДЛЯ ГЛАЗ

— А что происходит при охлаждении воздуха. Узнаем из следующего опыта.

— Словарная работа:

• ОХЛАЖДЕНИЕ

• СЖАТИЕ

Опыт 2. «Охлаждение воздуха в колбе»

Положили на колбу, с которой ставили первый опыт, тряпку, смоченную холодной водой. Вода из стакана начала входить в трубку и подниматься по ней. Чтобы лучше видеть, как поднимается по трубочке вода, её предварительно подкрасили.

Вывод: воздух при охлаждении сжимается.

Воздух, так же как и жидкие и твёрдые тела, расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении.

Мы знакомимся со свойствами воздуха при нагревании и охлаждении.

Провести опыты, которые подтверждают свойства воздуха расширяться и сжиматься вы можете в домашних условиях.

Объяснение проведения опыта

Свойства воздуха при нагревании расширяться, а при охлаждении сжиматься легко проверить с помощью обычной бутылки и шарика. Очень наглядный опыт! Обычный воздух в пластиковой бутылке будет в этом опыте главным героем. Шарик – покажет вам, как будет «вести себя воздух».

Самое простое и доступное – погрузить конструкцию в горячую воду. Воздух в бутылке нагревается, расширяется, шарик надувается.

Потом перемещаем бутылку с шариком в холодную воду или оставим остывать на воздухе. Объем воздуха в бутылке уменьшается, шарик сдувается.

Первичное закрепление и корригирование знаний.

Работа с учебником.

Чтение по цепочке стр. 68 — 69.

Индивидуальное задание для Бабенко Е. работа по карточке «Воздух»

VII. Закрепление изученного материала

1. Фронтальный опрос

1. Что происходит с воздухом при нагревании?

2. Что происходит с воздухом при охлаждении?

3. Расскажите как доказать, что воздух при нагревании расширяется?

4. Расскажите как доказать, что воздух при охлаждении сжимается?

VIII. Подведение итогов урока. Оценка.

— Какую тему изучали на уроке?

— Что вам запомнилось?

Оценить работоспособность учащихся.

IX. Домашнее задание.

1 гр. стр. 68 — 69, читать, пересказывать.

Индивидуальное задание для слабых учащихся стр. 68 – 69 отвечать на вопросы.

Дополнительное задание.

Проведение опытов «Доказательство свойства воздуха расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении» по желанию на дополнительную оценку

>Свойства воздуха

Тема: Неживая природа

Урок: Свойства воздуха

>1. Свойства воздуха

Повторим те свойства воздуха, о которых мы узнали на предыдущих уроках: воздух прозрачен, бесцветен, не имеет запаха, плохо проводит тепло.

2. Воздух проводит солнечные лучи

В жаркий день оконное стекло прохладное наощупь, а подоконник и предметы стоящие на нем – теплые. Так происходит потому, что стекло – прозрачное тело, которое пропускает тепло, но само не нагревается. Воздух тоже прозрачен, поэтому хорошо пропускает солнечные лучи.

Рис. 1. Оконное стекло проводит солнечные лучи (Источник)

3. Воздух занимает пространство

Проведем несложный опыт: перевернутый вверх дном стакан опустим в широкий сосуд, наполненный водой. Мы почувствуем легкое сопротивление и увидим, что вода не может заполнить стакан, потому что воздух, находящийся в стакане, не “уступает” своего места воде. Если слегка наклонить стакан, не вынимая его из воды, из стакана выйдет воздушный пузырь, и часть воды войдет в стакан, но даже в таком положении стакана вода не сможет заполнить его полностью.

Рис. 2. Пузырьки воздуха выходят из наклоненного стакана, уступая место воде (Источник)

Так происходит потому, что воздух, как и любое другое тело, занимает пространство в окружающем мире.

Используя это свойство воздуха, человек научился работать под водой без специального костюма. Для этого был создан водолазный колокол: под колокол-колпак, изготовленный из прозрачного материала, становятся люди и необходимое оборудование и колокол опускается при помощи подъемного крана под воду.

Рис. 3. Водолазный колокол (Источник)

Воздух, находящийся под куполом, позволяет людям дышать некоторое время, достаточное для того, чтобы осмотреть повреждения корабля, опоры моста или дно водохранилища.

4. Сжимаемость и упругость воздуха

Для доказательства следующего свойства воздуха, необходимо плотно прикрыть пальцем левой руки отверстие велосипедного насоса, а правой рукой нажать на поршень.

Рис. 4. Велосипедный насос (Источник)

Потом, не убирая пальца от отверстия, отпустить поршень. Палец, которым закрыто отверстие, чувствует, что воздух на него очень сильно давит. Но поршень с трудом, но сдвинется. Это означает, что воздух можно сжать. Воздух обладает упругостью, потому что когда мы отпускаем поршень, он сам возвращается в первоначальное положение.

Упругими называют тела, которые после прекращения сжатия принимают первоначальную форму. Например, если сжать пружину, а потом отпустить, она примет свою первоначальную форму.

Рис. 5. Пружина (Источник)

Сжатый воздух тоже упруг, он стремится расшириться и занять прежнее место.

5. Вес воздуха

Для того, чтобы доказать, что воздух имеет массу, нужно сделать самодельные весы. Прикрепим сдутые воздушные шарики к концам палочки с помощью скотча. Положим длинную палочку на середину короткой, так чтобы концы уравновешивали друг друга. Соединим их ниткой. Прикрепим скотчем короткую палочку к двум банкам. Надуем один шарик и снова прикрепим его к палочке тем же кусочком скотча. Установим на прежнее место.

Рис. 6. Воздух имеет вес (Источник)

Мы увидим, как палочка наклоняется в сторону надутого шарика, потому что воздух, наполнивший шарик, делает его тяжелее. Из этого опыта можно сделать вывод, что воздух имеет массу и его можно взвесить.

Если воздух имеет массу, значит, он должен оказывать давление на Землю и все, что на ней находится. Так и есть, ученые подсчитали, что воздух атмосферы Земли оказывает на человека давление в 15 тонн (как три грузовика), но человек не чувствует этого, потому что в человеческом организме содержится достаточное количество воздуха, который оказывает давление такой же силы. Давление внутри и снаружи уравновешивается, поэтому человек ничего не ощущает.

6. Нагревание и охлаждение воздуха

Выясним, что происходит с воздухом при нагревании и охлаждении. Для этого проведем опыт: нагреем колбу со вставленной в нее стеклянной трубкой теплом своих рук и увидим, что из трубки в воду выходят пузырьки воздуха. Это происходит потому, что воздух в колбе при нагревании расширяется. Если накрыть колбу смоченной в холодной воде салфеткой, мы увидим, что вода из стакана по трубке поднимается вверх, потому что при охлаждении воздух сжимается.

Рис. 7. Свойства воздуха при нагревании и охлаждении (Источник)

7. Движение теплого воздуха

Чтобы узнать больше о свойствах воздуха, проведем еще один опыт: две колбы закрепим на трубке штатива. Они уравновешены.

Рис. 8. Опыт по определению движения воздуха

Но, если одну колбу нагреть, она поднимется выше другой, потому что горячий воздух легче холодного и поднимается вверх. Если над колбой с горячим воздухом закрепить полоски тонкой легкой бумаги, будет видно, как они трепещут и поднимаются вверх, показывая движение нагретого воздуха.

Рис. 9. Теплый воздух поднимается вверх

8. Применение свойств воздуха

Знания этого свойства воздуха человек использовал при создании летательного аппарата – воздушного шара. Большая сфера, наполненная подогретым воздухом, поднимается высоко в небо и способна выдерживать вес нескольких человек.

Рис. 10. Воздушный шар (Источник)

Мы редко над этим задумываемся, но используем свойства воздуха каждый день: пальто, шапка или варежки не греют сами по себе – воздух в волокнах ткани плохо проводит тепло, поэтому, чем пушистее волокна, тем больше в них воздуха, а значит и теплее вещь, изготовленная из такой ткани.

Рис. 11. Варежки (Источник)

Сжимаемость и упругость воздуха используют в надувных изделиях (надувные матрацы, мячи) и шинах различных механизмов (автомобили, велосипеды).

Рис. 12. Мяч (Источник)

Рис. 13. Колесо автомобиля (Источник)

Рис. 14. Велосипедное колесо (Источник)

Сжатый воздух может остановить на полном ходу даже железнодорожный состав. Воздушные тормоза установлены в автобусах, троллейбусах, составах метро. Воздух обеспечивает звучание духовых, ударных, клавишно-духовых инструментов. Когда барабанщик ударяет палочками по туго натянутой коже барабана, она колеблется, а воздух внутри барабана производит звук. В больницах установлены аппараты вентиляции легких: если человек не может самостоятельно дышать, его подключают к такому аппарату, который через специальную трубку подает в легкие обогащенный кислородом сжатый воздух. Сжатый воздух используют везде: в книгопечатании, строительстве, ремонте и др.

Рис. 15. Троллейбус (Источник)

Рис. 16. Состав метро (Источник)

Рис. 17. Труба (Источник)

Рис. 18. Гармонь (Источник)

Рис. 19. Барабан (Источник)

Рис. 20. Аппарат искусственной вентиляции легких (Источник)

Рис. 21. Книгопечатание (Источник)

Рис. 22. Покрывание стен цементным раствором при помощи сжатого воздуха (Источник)

Рис. 23. Пневматический строительный молоток (Источник)

9. Повторение

Повторим свойства воздуха:

1. Воздух прозрачен, бесцветен, не имеет запаха, плохо проводит тепло.

2. Воздух хорошо проводит солнечные лучи.

3. Воздух занимает пространство в окружающем мире.

4. Воздух можно сжать.

5. Воздух обладает упругостью.

6. Воздух при нагревании расширяется, при охлаждении воздух сжимается.

7. Теплый воздух легче холодного и стремится вверх.

Список рекомендованной литературы

1. Вахрушев А.А., Данилов Д.Д. Окружающий мир 3. М.: Баллас.
2. Дмитриева Н.Я., Казаков А.Н. Окружающий мир 3. М.: ИД «Федоров».
3. Плешаков А.А.Окружающий мир 3. М.: Просвещение.

Рекомендованные ссылки на ресурсы интернет

1. Природоведенье (Источник).
2. Открытый класс (Источник).
3. Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» (Источник).

Рекомендованное домашнее задание

1. Составьте тест (4 вопроса с тремя вариантами ответов) на тему «Свойства воздуха».
2. Подготовьте сообщение о каком-либо изобретении человечества, основанном на знании свойств воздуха.
3. Проведите опыты по доказательству упругости и сжимаемости воздуха. Опишите свои действия, наблюдения, результаты.
4. *Составьте сканворд (15 вопросов) на тему «Свойства воздуха».

Что происходит с воздухом при нагревании и охлаждении

Провели такой опыт. Вставили в колбу пробку со стеклянной трубочкой.

Конец трубочки опустили в стакан с водой. Нагрели колбу, обхватив её руками. Скоро заметили, что из трубочки начали выходить пузырьки воздуха. Это произошло потому, что воздух при нагревании расширяется и не умещается в колбе.

Провели второй опыт. Положили на колбу, с которой ставили первый опыт, тряпку, смоченную холодной водой. Вода из стакана начала входить в трубку и подниматься по ней. Значит, воздух при охлаждении сжимается.

Чтобы лучше видеть, как поднимается по трубочке вода, её предварительно подкрасили.

Воздух, так же как и жидкие и твёрдые тела, расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении.

Воздух – одинаковый на всем земном шаре. Он будет расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении в любой стране и городе, в любом поселке или деревне.

Для того, чтобы общаться с гражданами других стран, нужно выучить их язык. Например, это можно сделать, посещая различные школы изучения английского языка. Если ты знаешь иностранный язык, то можно спросить в интернете у англичан, или немцев, или французов – как ведет себя воздух в их стране. И, можно быть уверенным, что у них у всех воздух расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении, независимо от местности, где они живут и языка, на котором они разговаривают.