Природоведение. Природа. Неживая и живая. 5 класс - Вера Пакулова 5 стр.

Явления, при которых могут изменяться размеры, форма тел, состояние веществ, но вещества остаются прежними, не превращаются в другие, называют физическими явлениями (испарение воды, свечение электрической лампочки, звучание струн музыкального инструмента и т. д.).

Физические явления чрезвычайно разнообразны. Среди них различают механические, тепловые, электрические, световые и др.

Давайте вспомним, как плывут по небу облака, летит самолет, едет автомобиль, падает яблоко, катится тележка и т. д. Во всех перечисленных явлениях предметы (тела) движутся. Явления, связанные с изменением положения какого-либо тела по отношению к другим телам, называют механическими (в переводе с греческого «механе» означает машина, орудие).

Многие явления вызываются сменой тепла и холода. При этом происходят изменения свойств самих тел. Они меняют форму, размеры, изменяется состояние этих тел. Например, при нагревании лед превращается в воду, вода – в пар; при понижении температуры пар превращается в воду, вода – в лед. Явления, связанные с нагреванием и охлаждением тел, называют тепловыми (рис. 35).

Рис. 35. Физическое явление: переход вещества из одного состояния в другое. Если заморозить капли воды, вновь возникнет лед

Рассмотрим электрические явления. Слово «электричество» происходит от греческого слова «электрон» – янтарь. Вспомните, что, когда вы быстро снимаете с себя шерстяной свитер, вы слышите легкий треск. Проделав то же в полной темноте, вы увидите еще и искры. Это простейшее электрическое явление.

Чтобы познакомиться еще с одним электрическим явлением, проделайте следующий опыт.

Нарвите маленькие кусочки бумаги, положите их на поверхность стола. Расчешите чистые и сухие волосы пластмассовой расческой и поднесите ее к бумажкам. Что произошло?

Рис. 36. Небольшие кусочки бумаги притягиваются к расческе

Тела, которые способны после натирания притягивать легкие предметы, называют наэлектризованными (рис. 36). Молнии при грозе, полярные сияния, электризация бумаги и синтетических тканей – все это электрические явления. Работа телефона, радио, телевизора, разнообразных бытовых приборов – это примеры использования человеком электрических явлений.

Явления, которые связаны со светом, называют световыми. Свет излучают Солнце, звезды, лампы и некоторые живые существа, например жуки-светлячки. Такие тела называются светящимися.

Мы видим при условии воздействия света на сетчатку глаза. В абсолютной темноте мы видеть не можем. Предметы, которые сами не излучают свет (например, деревья, трава, страницы этой книги и др.), видны только тогда, когда они получают свет от какого-нибудь светящегося тела и отражают его от своей поверхности.

Луна, о которой мы часто говорим как о ночном светиле, в действительности является лишь своеобразным отражателем солнечного света.

Изучая физические явления природы, человек научился использовать их в повседневной жизни, быту.

1. Что называют явлениями природы?

2. Прочитайте текст. Перечислите, какие явления природы называются в нем: «Наступила весна. Солнце греет все сильнее. Тает снег, бегут ручьи. На деревьях набухли почки, прилетели грачи».

3. Какие явления называют физическими?

4. Из перечисленных ниже физических явлений в первый столбик выпишите механические явления; во второй – тепловые; в третий – электрические; в четвертый – световые явления.

Физические явления: вспышка молнии; таяние снега; спуск с горы на санках; плавление металлов; работа электрического звонка; радуга на небе; солнечный зайчик; перемещение камней, песка водой; кипение воды.

§ 14. Химические явления. Горение

Вспомните, что смесь из порошка серы и железа легко разделить водой или магнитом (см. § 8). Если же эту смесь нагреть в пробирке, то начинает меняться ее окраска, она становится черной. После этого разделить смесь уже не удается. Что произошло? Образовалось новое вещество? Опустим кусочек этого вещества в воду – оно тонет; поднесем к нему магнит – не притягивается. Значит, в процессе нагревания смеси из двух веществ – железа и серы – действительно образовалось новое вещество (сульфид железа), которое обладает иными свойствами, чем сера и железо в отдельности.

Явления, в результате которых одни вещества превращаются в другие, называют химическими явлениями или химическими реакциями.

Химические явления происходят в условиях нагревания веществ, при действии на них электрическим током, сильным давлением и др. Некоторые химические реакции человек использует уже тысячи лет – выплавляет металлы из руд, обжигает глину, дубит кожу и т. д.

Химические реакции происходят не только в неживой природе, но и в живых организмах. Благодаря им организмы питаются, движутся, растут.

Реакцию, сопровождающуюся выделением тепла и света, называют горением. Представьте три горящие свечи. Первая накрыта стаканом, вторая – литровой банкой, а третья открыта. Что происходит с горящими свечами?

Первая свеча (под стаканом) погасла первой. Вторая свеча горела дольше, потому что под банкой было больше воздуха, чем под стаканом. А теперь попробуйте сами объяснить, почему третья свеча горела до тех пор, пока не сгорела полностью.

Это наблюдение подсказывает одно из свойств воздуха – он участвует в горении. Где больше воздуха, там дольше горение, и наоборот. Известно, что воздух – это смесь разных газов. Ученые установили, что участвует в горении только кислород, входящий в состав воздуха. Горение можно представить как реакцию соединения веществ с кислородом.

Многие вещества горят с образованием пламени (рис. 37).

Рис. 37. Строение пламени свечи. Оно состоит из трех слоев. Самый горячий – внешний слой

Вы, наверное, видели, как горит костер. Верхние поленья дров сгорают быстро, и чтобы лучше разгорелись нижние поленья, нужно палкой их немного пошевелить. Этим обеспечивается доступ кислорода к нижним поленьям.

А как решить обратную задачу – погасить пламя? Прежде всего следует прекратить доступ воздуха (кислорода) к горящему предмету. Чтобы погасить горящую древесину или уголь, их заливают водой. Она охлаждает горящие вещества (древесину или уголь) и преграждает доступ к ним воздуха.

Есть такие вещества, которые нельзя гасить водой. Они легче воды и горят на ее поверхности. К ним относятся нефть, бензин, керосин. Их гасят песком или углекислым газом из огнетушителя, так как углекислый газ не поддерживает горения. Если очаг горения небольшой, огонь гасят, накрывая горящий предмет куском плотной ткани – брезентом, одеялом и т. д.

Человек начал использовать огонь с давних времен. Вначале он поддерживал огонь, который возникал от удара молний, потом научился получать его самостоятельно.

Горючие материалы, сжигаемые для использования выделяющейся теплоты, называют топливом.

Топливо может быть твердым (торф, каменный уголь), жидким (бензин, керосин), газообразным (природные горючие газы).

Топливо имеет большое значение в хозяйственной деятельности человека: применяется практически во всех отраслях промышленности, обеспечивает движение транспорта, обогревает жилища и т. д. Энергия, которая выделяется при сгорании топлива, используется на тепловых электростанциях, превращаясь в электрическую энергию.

1. Какие явления называются химическими? Приведите примеры.

2. Как вы думаете, к какой группе явлений можно отнести гниение листьев?

3. Можно ли сказать, что горение веществ – химический процесс?

4. Что произойдет, если пламя спиртовки накрыть колпачком?

5. Почему при протапливании печей открывают трубы?

6. Почему горящий бензин нельзя тушить водой?

§ 15. Окисление

Кислород, входящий в состав воздуха, вступает в химические реакции со многими веществами.

Взаимодействие веществ с кислородом называется реакцией окисления. Горение – процесс, с которым вы познакомились в предыдущем параграфе, – одна из них.

Менее заметно протекают другие процессы с участием кислорода: гниение растительных и животных остатков, дыхание организмов, появление ржавчины на металлических изделиях и др. Эти химические реакции протекают медленнее горения, без выделения света, хотя небольшое количество тепла и выделяется. Ученые назвали эти процессы медленным окислением.

Если вы возьмете железный гвоздь и опустите его во влажную пробирку, то через 10–15 дней увидите на нем буроватый налет – это ржавчина. Откуда она взялась? Ржавчина образовалась в результате соединения железа с кислородом во влажной среде. Ржавея, металл постепенно разрушается, что приходится учитывать при эксплуатации металлических изделий и изобретать средства, замедляющие этот процесс.

Окислительные способности кислорода человек использует и себе на благо. Так, жидкий кислород применяют в качестве окислителя топлива в ракетных двигателях. Тепло, выделяющееся при окислении навоза, используют в сельском хозяйстве для создания «теплых грядок», на которых круглогодично выращивают растительные культуры.

Вещества, входящие в состав тел живой природы, также соединяются с кислородом. В организмах происходит медленное окисление питательных веществ, в результате чего выделяется тепло и накапливается энергия, которая расходуется на жизнедеятельность. Этот процесс называется дыханием.

Кислород воздуха используют для дыхания большинство бактерий, грибы, растения, животные и человек.

Живые организмы потребляют кислород постоянно. Казалось бы, с каждым годом кислорода в земной атмосфере должно становиться все меньше и меньше. Однако этого не происходит, потому что растения обладают уникальной особенностью: на свету поглощают из воздуха углекислый газ и выделяют кислород. Таким образом происходит пополнение кислорода в атмосфере. Благодаря растениям все живые существа Земли могут дышать.

1. Что называется окислением?

2. Почему грядки для выращивания огурцов часто делают на основе навоза?

3. Почему после каждого урока в классе необходимо открывать форточки?

1. Чем объясняется распространение в спокойном воздухе запахов бензина, дыма, духов и других пахучих веществ?

2. Почему в газах и жидкостях диффузия протекает значительно быстрее, чем в твердых телах?

3. Какие природные тела состоят из смесей?

4. Какие вещества называются сложными?

5. При тушении пожаров используют воду, однако все чаще применяют углекислый газ. Объясните почему.

Тела природы

• твердые

• жидкие

• газообразные

Свойства газов

• не сохраняют формы

• занимают весь объем, предоставленный им

• диффузия

Свойства жидких тел

• сохраняют объем

• не сохраняют форму

• текучи

• диффузия

Свойства твердых тел

• сохраняют форму, объем

• пластичны

• диффузия

Строение тел

• вещество

• молекула

• атом

• элемент

Разнообразие веществ

• простые

• сложные

• смеси

Явления природы

• физические

• химические

Физические явления

• механические

• тепловые

• электрические

• световые

Химические явления

• горение

• окисление

Глава 3 Воздух

Если спросить, что такое «воздух», то большинство из вас ответят: воздух – это то, чем мы дышим.

В этой главе вы познакомитесь с составом воздуха, узнаете, есть ли у него вес, занимает ли он объем, оказывает ли давление, и о том, как, зная эти свойства воздуха, человек использует его в быту.

Но прежде чем узнать обо всем этом и многом другом, ответьте:

• Почему, говоря о чем-то важном, мы вспоминаем поговорку «Это нужно нам, как воздух»?

• Иногда на крышах старых домов или заброшенных зданий можно увидеть растущие деревья. Кто их посадил там?

§ 16. Воздух – смесь газов

Воздух окружает нас повсюду. Воздух – это смесь различных газов (в переводе с греческого «газ» означает хаос). Основные газы воздуха – азот – 78 % и кислород – 21 %. Оставшийся 1 % составляют углекислый газ, водород, неон, гелий, озон, водяной пар и прочие газы (рис. 38).

Рис. 38. Воздух – смесь различных газов. Основные газы воздуха – азот и кислород

Больше всего в воздухе азота. В атмосферу азот выделяется из земной коры в результате деятельности микроорганизмов. Горные породы содержат его в 50 раз больше, чем земная атмосфера. Атмосферный азот для биологических процессов имеет небольшое значение. Большинством организмов он непосредственно из воздуха не усваивается. Например, растения поглощают азот из почвы, где он находится не в свободном состоянии, а в виде соединений с другими элементами.

Кислород – газ, без которого невозможна жизнь на современной Земле. При его недостатке нарушается функционирование всех органов у организмов, которые используют его для дыхания и получения энергии, а таких – большинство. Открыл кислород английский ученый Джозеф Пристли в 1774 г. Исследуя его свойства, Пристли отметил, что пламя свечи горит в нем необычайно ярко (кислород обеспечивает горение). Две мышки, посаженные под стеклянный колпак, заполненный кислородом, выглядели бодрыми. А когда ученый попробовал подышать им сам, он почувствовал себя так, словно внезапно попал из лаборатории в горную местность с чистейшим воздухом (кислород обеспечивает дыхание).

В воздухе всегда есть водяной пар. Содержание его неодинаково. Во влажном воздухе пара больше, чем в сухом, особенно его много над поверхностью океанов и морей. Горячие лучи Солнца способны за год перевести в пар слой воды толщиной около 2 м. В сухом теплом воздухе водяного пара очень мало.

В воздухе много примесей, которые загрязняют атмосферу, – это прежде всего мельчайшая пыль и микроорганизмы. Пыль в воздухе можно заметить, глядя сбоку на тонкий луч света, попадающий из-за шторы в затемненную комнату.

В атмосфере промышленных городов при значительном ее загрязнении образуется смог – смесь дыма, тумана и пыли. Он окутывает город словно пелена, затрудняет прохождение солнечных лучей и может быть причиной обострения заболеваний органов дыхания.

Углекислый газ, входящий в состав воздуха, задерживает тепловое излучение Земли, согревает ее. Но его содержание в атмосфере не должно превышать определенных значений. В наше время углекислый газ выделяется в атмосферу в огромном количестве в результате сжигания топлива, пожаров и как побочный продукт многих промышленных производств.

Ученые прогнозируют, что от избытка углекислого газа на поверхности Земли повысится температура. Начнут таять материковые и океанские льды, что может привести к непредсказуемым последствиям.

1. Как вы считаете, откуда в воздухе берется пыль? Приведите примеры.

2. Что такое смог?

3. На Земле огромное количество потребителей кислорода. Почему же он практически не убывает в атмосфере?

4. Почему ученых тревожит увеличение содержания углекислого газа в атмосфере? Чем оно вызывается?

§ 17. Свойства воздуха

Приходилось ли вам когда-либо погружать в воду опрокинутый вверх дном стакан и наблюдать за уровнем воды в нем (рис. 39)?

Рис. 39. Опыт, доказывающий свойство воздуха занимать пространство

Вы не задавали себе вопроса, почему вода не заполняет стакан полностью? Да потому, что воздух занимает пространство. Свойство воздуха занимать пространство используется при различных работах под водой. Чтобы человек мог выполнять работу на дне реки, озера, водохранилища без специального костюма, ученые создали устройство – водолазный колокол (рис. 40).

Рис. 40. Водолазный колокол

Для работы под водой водолазный колокол вместе с людьми, приборами и инструментами погружают в воду посредством лебедки или подъемного крана. Под колоколом находится воздух, и он не дает воде заполнить его. Но этого воздуха для долгой работы людей под водой недостаточно. Чтобы воздух постоянно поступал, на берегу или корабле ставят мощные насосы, которые и подают воздух под колокол.

При строительстве мостов через большие водные преграды (реки, водохранилища) используют другие специальные устройства – кессоны (в переводе с французского «кессон» означает ящик). Это тяжелый, громадный ящик, открытый снизу. Его нижние края изготавливают из прочного металла и делают их острыми. Кессон опускают на дно водоема. Острыми краями, под собственной тяжестью, он заглубляется в рыхлый грунт. В кессон накачивают воздух, который не дает воде и жидкой грязи войти внутрь. Сжатым воздухом выдавливается вся вода из кессона. Работы по удалению мягкого грунта внутри него проводятся до тех пор, пока не будет достигнут твердый слой. Рабочие покидают кессон, а его заполняют бетоном. Когда бетон затвердеет, он становится фундаментом для постройки опор моста.