Какое свойство теплого воздуха используют в воздушном шаре

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».