Конспект урока «Атмосфера и ее газовый состав. Примеси естественного происхождения»

Атмосфера и ее газовый состав.

Примеси естественного происхождения.

Цели урока:

- сформировать знания учащихся о газовом составе чистого воздуха;

- объяснить на основе имеющихся из курса физики знаний существование атмосферы и атмосферного давления;

- познакомить учащихся с ролью атмосферы в жизни человека и живых существ;

- рассказать о химическом составе и роли примесей естественного происхождения в атмосфере;

- развивать познавательный интерес учащихся за счет использования межпредметных связей;

- формировать высокую работоспособность и самостоятельность учащихся.

Ход урока:

1. Орг. момент.

II. Актуализация опорных знаний учащихся.

- Что такое атмосфера?

- Попробуйте объяснить, почему земная поверхность и тела на ней испытывают атмосферное давление.

- Что такое сила тяжести?

- Сформулируйте закон Паскаля.

- Чему равно нормальное атмосферное давление?

- Каким прибором измеряют атмосферное давление?

III. Изучение нового материала.

Итак, атмосфера (греч. «атмос», «сфера» - пар, шар) – это газообразная оболочка Земли, простирающаяся в высоту на 1,5-2 тыс. км. По порядку от поверхности Земли делится на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу (ионосферу).

Масса атмосферы нашей планеты ничтожна – всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако ее роль в природных процессах биосферы огромна.

А. Наличие вокруг земного шара атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты.

Б. Атмосфера защищает Землю от вредных космического и ультрафиолетового излучений.

В. Циркуляция в атмосфере оказывает влияние на местный климат, а через него - на режим рек, почвенно-растительный покров и процессы рельефообразования.

На все слои атмосферы действует сила тяжести; верхние слои, подобно воде океана, сжимают нижние слои. Воздушный слой, прилегающий непосредственно к Земле, сжат больше всего и по закону Паскаля передает производимое на него давление по всем направлениям. В результате этого земная поверхность и все тела на ней испытывают атмосферное давление.

Как и все тела, молекулы газов, входящих в состав атмосферы притягиваются к Земле. Почему же они не падают на ее поверхность? Вспомним, что молекулы этих газов находятся в непрерывном движении. А почему они не улетают в мировое пространство? Оказывается, что совсем покинуть Землю, молекула должна иметь очень большую скорость – вторую космическую скорость, равную 11,2 км/с. Скорость большинства молекул в атмосфере намного меньше второй космической, поэтому большинство их «привязано» к Земле силой тяжести.

Итак, воздушная оболочка Земли существует, так как:

- молекулы газов в составе атмосферы находятся в беспорядочном непрерывном движении;

- их скорость меньше второй космической скорости.

Так же вам известно, что плотность атмосферы быстро уменьшается с высотой. На высоте 5,5 км над Землей она меньше плотности у поверхности земли в 2 раза, 11 км – в 4 раза и т.д.

В самых верхних слоях атмосфера постепенно переходит в безвоздушное пространство, и четкой границы она не имеет.

Вы вспомнили, что за единицу атмосферного давления принимают 1мм рт. ст. Существует и другая единица измерения атмосферного давления – паскаль (Па). Найдем соотношение между ними:

р = ρgh

ρ = 13600 кг/м³

g = 9,8 Н/кг

h = 1мм = 0,001 м

Тогда р = 13600 кг/м³9,8 Н/кг0,001 м = 133,3 Па = 1мм рт.ст.

В настоящее время атмосферное давление измеряют и в гПа.

1гПа = 100 Па.

Нормальное атмосферное давление – это давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0⁰С. Нормальное атмосферное давление равно 101300 Па = 1013 гПа.

При небольших подъемах в высоту в среднем на каждые 12 м подъема атмосферное давление уменьшается на 1 мм рт.ст.

На практике для измерения атмосферного давления используют металлический барометр, называемый анероидом (греч. безжидкостный).

Демонстрируется модель барометра-анероида и заслушивается сообщение учащегося «Устройство барометра-анероида».

Чистота атмосферного воздуха имеет огромное значение в жизни и хозяйственной деятельности людей. Человек в среднем в сутки потребляет 1 кг пищи и 2 л воды, воздуха (причем чистого) ему нужно больше – около 25 кг. Загрязненный воздух может вызвать серьезные заболевания, а чистый воздух нужен еще и для технологических целей (производство вакцин, антибиотиков, полупроводников и точных приборов).

Кодопозитив. «Газовый состав чистого воздуха».

Наибольшее значение для различных экосистем имеют 3 газа:

А. Кислород.

Он играет важнейшую роль в жизни большинства живых организмов, так как необходим им для дыхания. Современная атмосфера содержит едва ли двадцатую часть кислорода, имеющегося на нашей планете. В атмосфере сложилось приблизительное равновесие между производством кислорода в процессе фотосинтеза и его потреблением живыми организмами, но в последние годы появилась опасность уменьшения запасов кислорода в атмосфере из-за деятельности человека.

Б.Углекислый газ.

Он используется в процессе фотосинтеза для образования органических веществ. В крупных городах его содержание во вдыхаемом воздухе бывает выше нормы. Исследования показывают, что с начала века среднее содержание углекислого газа в атмосфере медленно, но постоянно увеличивается; ученые связывают этот процесс главным образом с деятельностью человека.

В. Азот.

Он входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Основная часть живого не может сразу использовать азот из атмосферы: он должен быть предварительно связан в виде химических соединений. Частично азот поступает в экосистемы в виде оксида азота, который образуется под действием электрических разрядов во время гроз. Но основная часть азота поступает в воду и почву в результате его биологической фиксации. Существует несколько видов бактерий и сине-зеленых водорослей, которые могут фиксировать азот в атмосфере. В результате их деятельности и из-за разложения органических остатков в почве организмы получают возможность усваивать необходимый азот.

Эти газы участвуют в основных биогеохимических циклах.

Но также в воздухе всегда содержатся во взвешенном состоянии частицы пыли естественного происхождения.

Природные источники пополнения пыли очень разнообразны. Естественная пыль поступает в атмосферу:

- из космоса;

- при извержении вулканов;

- пыль морского происхождения;

- органическая пыль (бактерии, плесневые грибки, частицы животного и растительного происхождения);

- при выдувании почв;

- при пожарах и т.д.

Далее ученики самостоятельно заполняют таблицу по материалу, предложенному учителем:

Химический состав примесей естественного происхождения

Естественная пыль играет очень важную роль:

- она способствует конденсации водяных паров, так как содержащиеся в атмосфере твердые частицы являются ядрами конденсации. В совершенно чистом воздухе конденсация пара почти невозможна.

- определяет оптические свойства атмосферы, так как благоприятствует рассеиванию солнечного света;

- пылинки защищают поверхность Земли от чрезмерного прогревания и препятствуют излишней теплоотдаче.

Пути удаления примесей из воздуха различны: это и выпадение пыли, и вымывание ее осадками, и поглощение растениями или поверхностью воды и т.д.

Существует природное равновесие между поступлением примесей в атмосферу и ее самоочисткой – фоновое равновесие.

Деятельность человека создала условия для существенного изменения содержания многих примесей, концентрация которых в некоторых местах на Земле может в сотни и тысячи раз превышать фоновую концентрацию. В таких случаях естественные примеси становятся истинными загрязнителями, оказывая неблагоприятное воздействие на все живые организмы.

IV. Закрепление нового материала.

- Что такое атмосфера?

- Что понимают под атмосферным давлением? В чем оно измеряется?

- Почему существует атмосфера?

- Из каких газов состоит чистый воздух?

- Откуда в атмосфере берутся естественные примеси?

V. Решение упражнений.

Задача № 1.

Выберите правильное утверждение:

В атмосфере Земли содержится 20,95%:

А) азота;

Б) кислорода;

В) углеводорода;

Г) углекислого газа;

Д) аргона.

Задача № 2.

Назовите газ атмосферы Земли, доля которого увеличивается из-за деятельности человека.

Задача № 3.

У подножия горы барометр показывает 760 мм рт. ст., а на вершине – 722 мм рт. ст. Какова примерно высота горы? (456 м)

Задача № 4.

Рассчитайте силу, с которой атмосфера давит на человека с поверхностью тела 1,65 м² при нормальном атмосферном давлении. (167145 Н)

Задача № 5.

Выразить в гПа атмосферное давление 740 мм рт.см. (986,3 г Па)

VI. Подведение итогов урока.

VII. Домашнее задание.

1) Выучить записи в тетради;

2) подготовить сообщение на тему «Фотохимический туман. Смог»;

3) решить задачи:

• Выразить в гПа атмосферное давление, равное 780 мм рт.ст. (1039,6 гПа)

• На какой глубине находится станция метро, если барометр на платформе станции показывает 763 мм рт. ст., а при входе в метро - 760 мм рт. ст. (36 м)

Литература:

1. Лучшие рефераты по экологии /Автор-составитель И.А. Елисеев. Серия «Банк рефератов». Второе издание. – Ростов н/Д: «Феникс», 2002.

2. Криксунов Е.А. и др. Экология: 9 класс. Учебник для общеобразовательных учебных заведений / Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник, А.П. Сидорин. – М.: Дрофа, 1995.

3. Жигарев И.А., Пономарева О.Н., Чернова Н.М. Основы экологии. 10 класс: Сборник задач, упражнений и практических работ к учебнику под ред. Н.М. Черновой «Основы экологии. 10 класс». – М.: Дрофа, 2001.

4. Пёрышкин А. В. Физика. 7 кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. – 3-е изд., испр. – М.: Дрофа, 2000.

5. Розанов С.И. Общая экология: Учебник для технических направлений и специальностей.– СПб.: Издательство «Лань», 2001.