XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Секреты Невидимки
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
Мы все живем на дне воздушного океана под названием Атмосфера. Воздух, которым мы дышим – это смесь нескольких газов. Основные из них – азот, кислород и углекислый газ, и инертные газы. Кислород (около 20%). Все живые существа нуждаются в кислороде для дыхания. Азот (около 78%) Соединения азота нужны растениям для роста. Углекислый газ (менее 1%). Его выдыхают живые организмы при дыхании. Он нужен растениям. Инертные газы (около 1%). Эти газы редки. Эти природные смеси нужны каждому дышащему организму и растениям, чтобы развиваться дальше.
Воздух как любое вещество имеет свои свойства. Мы решили познакомиться со свойствами воздуха и изучить применение этих свойств в различных механизмах и устройствах.
Цель: изучение воздуха и его свойств, их применение в науке.
Задачи: познакомиться с воздухом, провести эксперименты, где используют давление воздуха; сопротивление воздуха; построить модель дыхания; измерить объем легких.
Гипотеза: предположим, что воздух помогает делать новые открытия
Знакомство с литературой.
1.1. Свойства воздуха.
Больше всего в воздухе азота. Много в нём кислорода. Есть углекислый газ и водяные пары. В небольших количествах в воздухе содержатся и некоторые другие газы. В воздух попадают также пыль и вредные вещества, которые выбрасывают фабрики и заводы.Воздух газообразный. Он всегда заполняет весь объём и содержится везде, где есть пустое пространство. Воздух упругий. Если сжать воздушный шар, а затем отпустить, то он быстро восстановит свою форму. Воздух сопротивляется сжатию. Воздух прозрачный. Поэтому мы видим через него все окружающие предметы.Воздух бесцветный. Воздух не имеет запаха. Но в нём легко распространяются запахи разных веществ.Воздух плохо пропускает тепло. Поэтому многие растения зимуют под снегом и не замерзают. Между холодными частицами снега много воздуха, и снежный сугроб надёжно защищает стебли и корни растений от мороза.Используют это свойство воздуха и животные. Зимой у зверей мех становится густым и пышным. Между густыми волосками задерживается много воздуха, и животным в заснеженном лесу не страшен мороз. А птицы в морозную погоду распушают своё оперенье и так сохраняют тепло.При нагревании воздух расширяется, а при охлаждении сжимается. Поэтому тёплый воздух легче холодного. Нагретый воздух всегда поднимается вверх. Так, воздушные шары поднимаются в небо, когда в них специальной горелкой нагревают воздух. Воздух нужен для горения. Если накрыть горящую свечу банкой, она быстро погаснет.[1]
Какое значение имеет воздух для растений, животных, человека?
Поддержать равновесие между кислородом и углекислым газом в воздухе помогают растения. При дневном свете они поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Ночью они поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Зеленые растения вдыхают только углекислый газ, а выдыхают кислород, который так нужен всем существам, живущим на земле. Они полностью зависят от этого фотосинтеза, который поступает в листья, корни, стебельки. Каждая зеленая клеточка нуждается в углекислом газе, поступая через устьица в листочки. С помощью воздуха в земле происходят процессы образования важнейших элементов для развития и жизни растений. Воздух помогает окружающей среде защищать зелень от ультрафиолета.
Животные потребляют нужное количество кислорода в зависимости от возраста, пола и веса. Если у них будет нехватка кислорода, то всасываемость полезных веществ замедляется, и в организме будут скапливаться токсины. Живность ослабевает и может даже наступить смерть, если не будет к легким поступать воздух.
Для людей воздух необходим как еда или питье. Кислород насыщает многие органы человека, и по крови проходят к каждой клеточке организма. В атмосфере существует множество отравляющих веществ, а кислород очищает его. Всем необходимо дышать, чтобы подпитываться энергией и силой. [2]
Методика и результаты исследований.
Исследования мы проводили в лаборатории в детском саду. Сначала познакомились с составом воздуха и его свойствами. Следующий шаг нашей работы - найти применение свойств воздуха в различных опытах и экспериментах.
2.1.Состав воздуха.
Какой он, Кислород?
Получали кислород с помощью химической реакции между перманганатом калия и перекисью водорода. Если эти вещества смешать, в результате реакции выделится кислород. Проверить это нам помогла тлеющая лучина. При опускании в колбу, где протекала реакция, лучинка ярко вспыхнула. Кислород – газ, который поддерживает горение.
Какой он, Углекислый газ?
Углекислый газ получали так: в пластиковой бутылке смешали соду и уксус, произошла бурная реакция, в результате выделился углекислый газ. С его помощью мы задули горящую свечу. Углекислый газ – не поддерживает горение. [3]
Свойства воздуха.
Воздух – газ без цвета, без вкуса и без запаха. Он повсюду. Чтобы поймать воздух, достаточно взять полиэтиленовый пакет! Воздух упругий. Воздух имеет вес. Это мы проверили с помощью двух одинаковых шаров и весов. Надули один шар, другой оставили пустым, поместили их на чаши весов. Надутый шар оказался тяжелее. Теперь понятно, откуда понятие атмосферное давление!
Эксперименты «Давление воздуха»
«Сварка под давлением»
Посередине фильтровальной бумаги вырезали круг диаметром 1,5 см.
Хорошо намочили промокашку. В пластиковый стакан поставили свечку, подожгли фитиль. Накрыли стакан промокашкой, взяли второй стакан, перевернули его вверх ногами и поставили на первый так, чтобы их ободки совпали. Подождали, пока пламя погаснет. Затем аккуратно подняли конструкцию, стаканы скрепились![3]
Вывод: когда свеча горит, она выжигает находящийся в стакане кислород, воздуха становится меньше. Воздух снаружи давит на стаканы, крепко прижимая, их друг к другу.
«Шарик-ракета»
Этот эксперимент помогает убедиться, что струя воздуха, вырывающаяся из воздушного шарика, может заставить его лететь вперед как ракета.
Продели нитку в соломинку для коктейля, привязали нитку между двумя стульями, хорошенько закрепив. Надули шар, зажали его прищепкой. Скотчем прикрепили шар к соломинке. Отвели шар в начало трассы, сняли прищепку, шар с большой скоростью улетел в конец трассы.[3]
Вывод: когда мы снимаем прищепку, воздух, с силой вырывается и заставляет шар двигаться вперед. Воздух, выходит в одном направлении, обеспечивает движение шара в другом направлении. Ракеты и реактивные самолеты действуют так же, как шарик-ракета. Из задней части такого летательного аппарата вырываются горячие газы и толкают его вперед.[3]
Эксперименты с сопротивлением воздуха.
«Парашют»
Парашют был изобретен в 1797 году. Изобретатель спрыгнул с воздушного шара и благодаря парашюту приземлился благополучно. Чтобы сделать парашют мы взяли салфетку, четыре нитки длиной по 15 см, прикрепили их скотчем к углам парашюта. Концы ниток связали, убедились, что они прикреплены к внешним сторонам парашюта. К узлу прикрепили скрепку. Встали на стул, запустили, летит! [4]
Вывод: сила тяжести тянет парашют вниз, когда он падает, воздух «подпирает» купол снизу и замедляет падение. Чтобы падение парашюта было ровнее, можно прорезать небольшую дырочку в центре купола. Воздух будет выходить более равномерно. Можно добавить больше скрепок.
Благодаря сопротивлению воздуха летают насекомые, птицы и самолеты.
Как мы дышим?
При дыхании наши легкие сначала наполняются воздухом, а затем снова выбрасывают его наружу. Проходя через рот и горло, воздух может производить звуки. Пластиковую бутылку разрезали пополам. Надели на горлышко шарик и всунули его внутрь. На открытый конец бутылки натянули полиэтиленовую пленку, закрепили скотчем. К середине пленки приклеили полоску толстой бумаги. Покачали за нее, чтобы пленка «ходила» туда - сюда.[3]
Вывод: когда тащишь пленку на себя, объем внутри бутылки увеличивается. Чтобы наполнить этот объем, воздух снаружи устремляется в шарик. Когда нажимаешь на пленку, происходит обратное. При дыхании наша грудь работает подобным образом.
Нам стало интересно, сколько воздуха может поместиться в наших легких? Определить помогла простая установка. Наполнили пластиковую бутылку водой, навинтили крышку. Опустили в таз с водой, сняли крышку. Вставили соломинку в бутылку. Сделали вдох и дули в соломинку до тех пор, пока в легких совсем не осталось воздуха. В верхней части бутылки образуется пустое место. Это воздух, который мы смогли набрать в свои легкие за один вдох.[3]
Максим – объем легких 1100мл.
Мама – 2200мл.
Папа – 4400мл.
Денис – 500 мл.
Выводы.
Проведя исследования, мы пришли к выводу, что воздух – уникальное вещество. В лаборатории мы попытались разгадать секреты «Невидимки»: сделали сварку под давлением, сконструировали парашют, сделали флюгер; собрали модель реактивного двигателя, разобрались, как мы дышим, измерили объем легких. Применяя свойства воздуха, ученые и конструкторы сделали много открытий, сконструировали различные машины и установки. Я теперь нисколько не сомневаюсь в высказывании «Нужен, как воздух».
Литература
https://www.yaklass.ru/p/okruzhayushchij-mir/3-klass/priroda-vokrug-nas-324086/sostav-svoistva-i-okhrana-vozdukha-324090/re-848ad3d8-ac06-4b95-b9f5-75c4ea585bad
http://sochinite.ru/otvety/okruzhayushchij-mir/kakoe-znachenie-imeet-vozduh-dlya-rastenij-zhivotnyh-cheloveka
Жукова В.А. Познавательные опыты в школе и дома. Москва «Росмэн» 2001.
М. Яковлева, С. Болушевский. Большая книга научных опытов для детей и взрослых.-Москва: Эксмо, 2017.-280с.:ил.