Investigarea atmosferei– Aerul ocupă spațiu

Înțelegerea faptului că gazul ocupă spațiul și demonstrarea în situații reale

• Elevii experimentează cu ajutorul seringilor, baloanelor și apei și devin conștienți și explorează conceptul de aer.
• Elevii vor fi capabili să identifice modul cum gazele- precum aerul- ocupă spațiul.

La fiecare pas al activității, elevii sunt încurajați să răspundă la întrebări și să discute ipoteza lor cu profesorul. După aceea, se discută cu clasa ce s-a întâmplat în fiecare moment. Ce explicații oferă elevii? Dicută ei despre mișcarea și împingerea aerului în mod corespunzător? Concluzia: aerul ocupă spațiu, chiar dacă nu-l putem vedea

• Baloane
• Două seringi, fără ace, de mărimi diferite, pentru fiecare grup
• Paie înguste, pipete de plastic, adeziv patafix, apă
• Un castron cu apă, un pahar de plastic sau de sticlă, șervețele
• Activitatea follow-up: flacon din sticlă, pâlnie, banda (sau silicon disponibil în magazinele de bricolaj), apă

Aerul ocupă spațiul

Un strat de aer, numit atmosferă, înconjoară Pământul ca o pătură groasă. Plantele și animalele folosesc aerul din atmosferă pentru a supraviețui.

Cu toate că atmosfera se extinde mult deasupra suprafeței Pământului, cea mai mare parte a aerului este concentrată în cele mai joase straturi -5 km. Acest lucru se datorează faptului că gravitația acționează asupra aerului, atrăgând-o spre suprafața Pământului.

Cu cât înaintăm mai sus în atmosferă, cu atât este mai subțire stratul de aer. Acest lucru înseamnă că fiecare respirație conține mai puțin aer (și, prin urmare, mai puțin oxigen), astfel încât alpiniștilor care escaladează un munte foarte înalt, le este cu atât mai greu să respire, cu cât ajung mai sus. Aerul este alcătuit dintr-o varietate de gaze (în principal azot și oxigen) și alte particule.

Meteoritii sau navele spațiale care se apropie de Pământ la o viteză mare, pot exploda atunci când ajung în atmosferă. Forța meteoriților sau navelor spațiale se izbesc de pătura de aer pe care o numim atmosferă și care poate elibera o cantitate mare de căldură.

De obicei, meteoriții se dezintegrează și ard atunci când se lovesc de atmosfera Pământului (dar unele nu și au lăsat urme mari la impactul cu Pământul, urme numite cratere). Evident că nu ar fi bine pentru navele spațiale (care pot călători extrem de rapid, de exemplu cu 28000 km / oră) să ardă când intră din nou în atmosfera Pământului, astfel încât diferite metode sunt folosite pentru a preveni acest lucru. De exemplu, se reduce viteza de deplasare și se utilizează materiale izolante.

Pregătirea

Accesarea unui videoclip cu o explozie de meteoriți care intră în atmosferă ar fi de ajutor, de exemplu: Chelyabinsk Meteor care a explodat peste Urali, în Rusia, în februarie 2013. Descarcă sau vizionează on-line la adresa: https://goo.gl/xbFisl

Întrebări pentru captarea atenției:

Rulați un videoclip al unui meteorit care explodează departe, sus, în cer. Discutați de ce meteoritul a parcurs o distanță lungă prin spațiul exterior (în vid), fără a exploda și de ce nu a așteptat să explodeze până când a lovit suprafața Pământului (a lovit atmosfera). Cereți elevilor să ofere câteva explicații posibile.

Alte discuții ar putea să se bazeze pe a ce ar fi necesar pentru ca noi ca să respirăm și să rămânem în viață; pe faptul că astronauții transportă oxigen cu ei în spațiu. Pot ei să se gândească la alte obiecte în care aerul este stocat? (anvelope de biciclete și mașini, baloane, mingi de fotbal).

Întrebări sugerate

• Putem vedea aerul? Mirosi/simți/gusta? (Probabil că nu, dar îl putem auzi și simți, de exemplu, într-o zi cu vânt sau dacă suntem în apropierea unui evantai. Putem vedea dacă aerul are impurități/nu este curat? (ex. Nisipul văzut în razele soarelui sau fumul)
• Dacă scoatem tot din încăpere (oameni, obiecte etc.), ce rămâne? (Nimic? Sunteți siguri?)

Notă: Elevii vor lucra individual sau în grupuri mici. Vor discuta, în grup, despre ceea ce se petrece și vor nota părerile lor.

Activitatea 1:Umpleți un balon cu aer

Pasul 1:

Umflați un balon, dar aveți grijă să nu se spargă.

Pasul 2:

Puteți descrie ce s-a întâmplat? (Aerul din plămâni ocupă spațiul din balon. Balonul se mărește, deoarece aerul are nevoie de spațiu).

Activitatea 2:Umpleți o seringă cu aer și simțiți împingerea aerului

Pasul 1:

Trageți și împingeți, către voi, pistonul seringii. A fost ușor? Ce s-a întâmplat? (seringa s-a umplut cu aer, iar apoi acesta a fost împins afară).

Pasul 2:

Trageți pistonul din nou, iar de data aceasta acoperiți orificiul seringii cu degetul. Apăsați pistonul. A fost ușor acest lucru? Ce ați simțit? Puteți explica ce se întâmplă în interiorul seringii? A existat vreo diferență, și dacă da, de ce? (Devine dificil, deoarece aerul prins în interiorul seringii rezistă pistonuluiu. Cu cât este mai comprimat aerul, cu atât mai greu este să se împingă pistonul).

Pasul 3:

Lasă pistonul să meargă. Ce se întâmplă? (Pistonul sare din nou și apoi se oprește). De ce crezi că se întâmplă acest lucru? (Aerul care a fost comprimat în seringă revine la starea sa inițială și împinge pistonul înapoi).

Activitatea 3: Controlul mișcării aerului cu ajutorul unei seringi atașate la fiecare capăt al unui tub de plastic

Folosiți 2 seringi de aceeași mărime

Pasul 1:

Împingeți capătul unei seringi complet și atașați tubul la ea

Pasul 2:

Împingeți capătul celeilalte seringi numai parțial și atașați tubul la aceasta. (Acest lucru este pentru a se asigura că seringile nu sunt împinse afară din tub).

Pasul 3:

Faceți predicții despre ce se va întâmpla cu cealaltă seringă atunci când apăsați o seringă înăuntru și în afară? Hai să vedem! (Cealaltă seringă se mișcă)

Pasul 4:

Ce se petrece? (Aerul comprimat are puterea de a mișca lucrurile).

Pasul 5:

Puteți compara cât de mult de mișcă cele două seringi? (Cam la fel).

Pasul 6:

Repetați activitatea folosind două seringi de mărimi diferite.

Pasul 7:

Credeți că seringile se vor muta la aceeași distanță și de această dată? Încercați și vedeți! Ce observați? Există vreo legătură între mărimea seringilor și distanțele la care se mișcă? (O seringă mică împinge o seringă mai mare cu o distanță mică. O seringă mare poate împinge o seringă mică cu o distanță mult mai mare).

Activitatea 4: Umplerea, de sus, a unui pai cu apă

Blocați partea de jos a unui pai îngust, cu o bucată de patafix. Apoi umpleți paiul cu apă, prin partea de sus, cu ajutorul unei pipete. A fost dificil? Dacă este așa, de ce crezi că nu a fost ușor? (Aerul blochează). Eliberați încet dopul de patafix. Ce se întâmplă și de ce? (Apa se deplasează în jos, deoarece aerul scapă).

Activitatea 5: Șervețel uscat sub apă

Pasul 1:

Faceți bile din șervețele și puneți-le pe fundul unui pahar, atât de dese, încât să nu cadă când paharul este întors cu fața în jos. Faceți predicții despre ce se va întâmpla cu șervețelele, dacă paharul este întors cu fața în jos, în apă.

Pasul 2:

Acum, întoarceți paharul cu susul în jos și puneți-l în apa dintr-un bol. Scoateți-l și pipăiți șervețelele. Ce observați? De ce credeți că șervețelul nu se udă? (Aerul a împiedicat apa să urce în pahar).

Pasul 3:

Discutați unde se pot produce goluri de aer: în conductele de apă, calorifere etc.

Pasul 4:

Discutați despre ceea ce este vidul.

• Cum se numește stratul de aer care înconjoară Pământul? (Atmosferă).
• Ce se întâmplă atunci când obiectele lovesc atmosfera? (Discuția ar putea include căldura cauzată de frecare. Elevii pot freca plamele sau pot bate din palme. - Ce simt? Avioanele iau foc atunci când se lovesc de atmosferă din cauza căldurii intense).
• Gândiți-vă la navele spațiale care se întorc pe Pământ cu o viteză mare, după o misiune în spațiu. Ce ce se confruntă mai întâi? (Cu aerul, adică atmosfera). Ce crezi că trebuie să facă? (Să încetinească). În caz contrar, ce s-ar întâmpla? (S-ar rupe și ar arde).
• Cum crezi că o navă ar putea fi împiedicată să ardă? (Să fie acoperită cu materiale izolatoare, și, de asemenea, să încetinească).

Siguranță: În activitatea 3, utilizați întotdeauna seringi sterile, care nu au fost utilizate în scopuri medicale. Fiți atenți la dimensiunile de seringii - o seringă mare ar putea împinge o seringă mică, cu o forță foarte mare.

Matematica: Afișați aceste întrebări la care elevii să răspundă. 1) Aerul este un amestec de gaze care constă din dioxid de carbon, argon și cantități foarte mici de alte gaze.

• Aproximativ ce procent din aerul este ocupat (i) de azot și (ii) de oxigen?
• Care este raportul aproximativ de azot la oxigen în aer?
• Puteți converti cele trei procente de mai sus în numere zecimale? 2) În activitatea 3, utilizați două seringi de dimensiuni diferite conectate prin tuburi și calculați raportul dintre dimensiunile seringii. Apoi măsurați distanțele la care cele două seringi s-au mutat.
• Există vreo legătură între aceste două rapoarte?
• Investigați care combinație de seringi oferă cea mai mare mișcare.

Analiză/Concluzii: Aerul ocupă spațiu (chiar dacă nu îl putem vedea)

Activitate follow-up: Umplerea unei sticle folosind o pâlnie

Pasul 1:

Puneți o pâlnie la gura unei sticle și cereți-le elevilor să spună ce se va întâmpla când vom turna apă în pâlnie.

Pasul 2:

Rugați-i să toarne apă prin pâlnie și să observe ce se petrece (Apa umple sticla).

Pasul 3:

Acum, fixați pâlnia pe sticlă, astfel încât să nu existe niciun spațiu între cele două. Acest spațiu TREBUIE SA FIE TOTAL etanș. Elevii din nou prezic ce se va întâmpla atunci când se toarnă apă în pâlnie. Ei apoi se toarnă apa.

Notă: Poate fi dificil să obținem un sigiliu etanș. Un inel de silicon, disponibil în magazine de bricolaj, plasat în jurul gâtului pâlniei și apoi apăsând în jos pe pâlnie cu mâna, poate produce o etanșare bună. Banda adezivă, bine sigilată, poate fi utilă, de asemenea).

Pasul 4:

Observați ce se întâmplă. Ce vedeți? Ce auziți? De ce a fost greu ca apa să intre în sticlă? (Aerul din interiorul sticlei a stat în drum). Ce altceva ați observat? (În cazul unui sigiliu complet etanș, apa nu va intra în sticlă, deoarece aerul ocupă spațiul din interior. În cazul în care există o scurgere ușoară de aer, se aude un sunet scos de apă în timp ce bulele de aer scapă).

Elevii vor fi capabili să:

• Afle mai multe despre calorifere, care pot să nu dea multă căldură din cauza aerului aflat în ele și despre modul în care este eliberat acest aer.
• Exploreze cele cinci straturi diferite care alcătuiesc atmosfera – să afle numele lor, și la ce nivel aproximativ vor găsi nori, avioane, stratul de ozon, sateliți, Stația Spațială Internațională etc. A se consulta secțiunea de informații suplimentare pentru link-uri.

Știați că?

În octombrie 2014 nava spațială Space X , în timp ce revenea pe Pământ și transporta o încărcătură de probe biologice (inclusiv plante cultivate în spațiu) de pe Stația Spațială Internațională, a produs o căldură intensă când a intrat în atmosferă. Temperatura a fost aproape 1649ºC. Nava nu s-a aprins, pentru că a fost protejată de ardere printr-un scut termic foarte puternic.

Imagine: NASA/SpaceX

Luni, 19 ianuarie 2015, un fotograf amator a fotografiat o minge de foc peste Dalkey Island, la sud deCo. Dublin, Irlanda. (Foto în Irish Examiner, marți, 20 ianuarie 2015).

„Este cu siguranță o minge de foc sau un meteorit luminos", a confirmat David Moore, editorul revistei de Astronomie din Irlanda. „Aceste obiecte vin prin atmosferă de la 70,000 mph, arzând și sunt extrem de rare, pentru a fi fotografiate." Un pescar a supraviețuit 60 de ore într-un gol de aer sub o barcă care s-a răsturnat în largul coastelor Nigeriei în mai, 2013.

Space Awareness curricula topics (EU and South Africa)

Our fragile planet, atmosphere

National Curricula

UK, KS2: Year 5, science: forces UK, KS2: Year 4, science: states of matter UK, KS1, science: working scientifically RO, Primary 8-11 yrs, Maths and Science, Physics phenomena RO, Secondary 12-13 yrs, Physics and Maths, National Tests

O activitate pentru a descoperi diferitele straturi ale atmosferei Pământului: Cât de mare este cerul? http://astroedu.iau.org/activities/how-high-is-the-sky/

• Aerul și puterea apei http://www.primaryscience.ie/media/pdfs/col/dpsm_class_activity_air_water.pdf
• Un meteorit care intră în atmosfera Pământului deasupra Marii Britanii, a se accesa: www.esero.org.uk/news/meteor-fireball-seen-across-the-uk
• Pentru mai multe detalii despre straturile care alcătuiesc atmosfera accesați: www.ducksters.com/science/atmosphere.php
• Pentru o investigație mai detaliată privind „șervețel uscat sub apă" consultați NASA (Administrația Națională Aeronautică și Spațială din SUA) „Aeronautică educatorului Guide ': http://www.nasa.gov/pdf/205704main_Dunked_Napkin.pdf