空氣的奧秘

基礎

空氣由約78%氮氣和21%氧氣組成,有重量、佔空間;大氣壓強幫我們用飲管吸飲品,熱空氣上升更形成風。

適合:小五科學科 · 單元:物質、能量和變化 · 建議學習路徑第 4/14 課

學完呢課,你會識:
  • 空氣成分:氮氣約78%、氧氣約21%、其他約1%。
  • 空氣有重量,也佔有空間。
  • 飲管吸飲品、吸盤掛勾都靠大氣壓強。
文體:科學知識說明文有聲朗讀

文體小知識:說明文把看不見的空氣講得有聲有色。這一篇用實驗和例子,證明空氣有成分、有重量、有力量。

科學科Science

§課文原文 Passage

1手拿一杯珍珠奶茶,插上飲管輕輕一吸,飲品便乖乖沿管爬上來。是誰把飲品推上來的?答案是看不見的空氣。空氣包圍着整個地球,無處不在,它不但有力量,還會變許多魔術,等着我們去發現。

2空氣其實是幾種氣體的混合物。科學家分析後發現:氮氣約佔78%,氧氣約佔21%,其餘約1%是二氧化碳和其他稀有氣體。氮氣佔得最多;氧氣雖然只佔約五分之一,我們呼吸和燃燒卻全靠它。

3空氣看得見嗎?看不見,但它的確存在。把氣球吹脹,它鼓起來佔據空間;把吹脹的氣球放上天秤,有氣的一邊會下沉,證明空氣有重量。把乾燥的紙團貼在杯底倒扣入水,紙團竟不濕,因為空氣佔着杯內的空間,把水擋住了。

4空氣還有驚人的力量。我們用飲管吸飲品時,口把管內的空氣吸走,管內氣壓變小,外面的大氣壓強便把飲品沿管壓上來。吸盤掛勾被用力壓在瓷磚上時,空氣被擠出,外面的大氣壓強緊緊把它壓在牆上,所以能掛毛巾。

5空氣受熱會怎樣?熱空氣變輕會上升,四周較冷的空氣流過來補充,這樣的空氣流動就是風。放孔明燈時,燈內空氣被燒熱,熱空氣帶着燈慢慢升上夜空;海邊白天陸地熱得快,熱空氣上升,海面較涼的空氣吹過來,便形成涼爽的海風。

6空氣看不見、摸不到,卻有成分、有重量、佔空間、有壓力,還會流動成風。保護空氣清潔,少乘私家車多步行,不露天焚燒垃圾,讓這位看不見的好朋友永遠清新,我們和地球都會更健康。

1重點摘要 Summary

空氣由約78%氮氣和21%氧氣組成,有重量、佔空間;大氣壓強幫我們用飲管吸飲品,熱空氣上升更形成風。

2生字卡 Vocabulary

N
Nitrogen氮氣

空氣中佔約78%的氣體,是空氣的主要成分。

O
Oxygen氧氣

空氣中佔約21%的氣體,供呼吸和燃燒使用。

P
Proportion比例

一部分佔整體的分量,例如氧氣佔空氣約21%。

O
Occupy space佔有空間

空氣會填滿容器內的位置,例如倒扣水杯時水進不去。

A
Atmospheric pressure大氣壓強

包圍地球的空氣壓向四面八方的力量,把飲品壓上飲管。

S
Straw飲管

細長的管子,配合大氣壓強把飲品吸上來。

S
Suction hook吸盤掛勾

壓在平滑牆上便吸緊的掛勾,靠大氣壓強固定。

W
Warm air熱空氣

受熱後變輕會上升的空氣,熱氣球就靠它升空。

A
Air movement空氣流動

空氣由一處流向另一處,熱空氣上升、冷空氣補充。

W
Wind風

流動的空氣,可以推動風車發電,也可傳播種子。

3逐步講解 Steps

  1. 第一步:認識空氣的成分與比例空氣是混合氣體,有兩位主角:氮氣佔約78%,即大約五分之四;氧氣佔約21%,即大約五分之一;其餘約1%是二氧化碳和氬氣等稀有氣體。打個比喻:如果空氣是100粒彈珠,便有78粒氮氣、21粒氧氣和1粒其他氣體。記住78和21這兩個數字,就知道每口吸進的空氣大部分是氮氣,而真正供身體使用的是氧氣。
  2. 第二步:證明空氣有重量空氣看不見,但它確實有重量。把一個未吹氣的氣球和一個吹脹的氣球分別放上天秤的兩邊,吹脹的一邊會向下沉,因為裏面的空氣有重量。科學家計算過,一個課室那麼大的空間,空氣的重量可以超過幾十公斤,只是我們身處其中感覺不到。既然空氣有重量,它便會壓着我們和地上所有東西,這正是大氣壓強的來源。
  3. 第三步:證明空氣佔有空間把一團乾紙巾黏在杯底,將杯口向下垂直壓入水中,再取出來,紙巾竟然還是乾的。原因是杯子裏早已充滿空氣,空氣佔據了杯內的空間,把水擋在外面。如果把杯傾斜,讓氣泡跑出來,水便會湧入杯內。這個小實驗證明:空氣雖然看不見,卻實實在在地佔據空間,難怪泳圈吹脹後能浮起一個人。
  4. 第四步:大氣壓強與飲管、吸盤空氣的重量壓在地面和所有物件上,形成大氣壓強。用飲管吸飲品時,我們先把管內的空氣吸走,管內氣壓變小,飲品便被外面的大氣壓強沿着管子壓上來,所以吸飲品其實是空氣在幫忙。吸盤掛勾也一樣:用力壓上瓷磚,盤內空氣被擠出,外面的大氣壓強便把吸盤緊緊壓在牆上,掛上毛巾也不會掉下來。
  5. 第五步:空氣受熱會上升空氣受熱後分子活動加快,體積脹大,密度變小,於是變輕上升,就像木塊在水中浮起一樣。孔明燈和熱氣球就是利用這個原理:燃燒把燈內空氣燒熱,熱空氣托着燈慢慢升空。平日開了冷氣的房間,冷空氣下沉、熱空氣上升,形成對流,整個房間才會涼快。記得這一點,便明白為何高處的空氣流動特別活躍。
  6. 第六步:風的形成風其實是流動的空氣。太陽把地面曬熱,各地的受熱程度不同:熱的地方空氣上升,四周較冷的空氣便流過來補充,空氣一流動,便形成了風。海邊白天陸地熱得快,風從海上吹向陸地,是涼快的海風;夜晚陸地散熱快,風便從陸地吹回海上。風可以推動風車發電、傳播花粉種子,但颱風也會破壞家園,我們要學會與風共處。

5例題示範 Example

例題:小明用飲管吸珍珠奶茶,卻怎樣也吸不到,原來飲管側面穿了一個小孔;改用完好的飲管後一吸就成功。另外,他把吸盤掛勾壓在平滑的瓷磚上,牢牢吸住。請用大氣壓強解釋這兩件事。

  1. 吸飲品的原理:口把飲管內的空氣吸走,管內氣壓變小,外面的大氣壓強便把飲品沿管壓上來。
  2. 飲管穿了小孔,外間空氣不斷從孔補入管內,管內氣壓與外面相同,大氣壓強無法把飲品壓上,所以吸不到。
  3. 完好的飲管一吸就把管內空氣吸走,管內外氣壓有差距,大氣壓強立刻把奶茶壓上來,所以成功。
  4. 吸盤掛勾被用力壓上瓷磚時,盤內空氣被擠出,盤內幾乎沒有空氣,壓強極小。
  5. 外面的大氣壓強便把吸盤緊緊壓在牆上,所以能承托毛巾的重量,牢牢吸住不掉。
  6. 答案:吸飲品靠的是大氣壓強:口吸走管內空氣,管內氣壓變小,外面的大氣壓強便把飲品壓上來。飲管穿了孔,空氣從孔不斷補入,管內外氣壓相同,飲品便吸不上來;完好的飲管能造成氣壓差距,所以一吸就成功。吸盤掛勾則是壓走盤內空氣後,外面的大氣壓強把它緊壓在瓷磚上,因此能牢牢吸住。

6常見錯誤 Mistakes

✗ 認為空氣看不見,所以沒有重量
✓ 吹脹的氣球放上天秤會向下沉,證明空氣有重量
✗ 認為用飲管是把飲品「拉」上來
✓ 其實是口吸走管內空氣,外面的大氣壓強把飲品「壓」上來
✗ 把吸盤壓在凹凸不平的牆上,掛重物後掉了還以為壞了
✓ 吸盤要壓在平滑表面,擠出空氣才能靠大氣壓強吸緊
✗ 認為風是天上吹來的神秘力量
✓ 風是空氣流動:熱空氣上升,較冷的空氣流過來補充便成風
✗ 在露台露天燒垃圾,覺得只燒一次無所謂
✓ 焚燒垃圾產生大量污染物,應使用正規垃圾收集服務

75 題快測 Quick check

Q1空氣中佔約78%的是什麼氣體?

Q2空氣中佔約21%的是什麼氣體?

Q3用飲管吸飲品,是靠什麼把飲品壓上來?

Q4空氣受熱後會怎樣?

Q5風是怎樣形成的?

8重點回顧 Recap

  • 空氣成分:氮氣約78%、氧氣約21%、其他約1%。
  • 空氣有重量,也佔有空間。
  • 飲管吸飲品、吸盤掛勾都靠大氣壓強。
  • 空氣受熱變輕會上升。
  • 風是流動的空氣,來自冷熱空氣的互補。

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