Исследовательская работа обучающегося 2 класса. «Испорченный воздух» , или что такое азот?

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение гимназия №4

Исследовательская работа

«ИСПОРЧЕННЫЙ ВОЗДУХ»,
ИЛИ ЧТО ТАКОЕ АЗОТ?

Подготовил

ученик 2А класса.

Руководитель-

учитель начальных классов

Ярыгина Надежда Ивановна.

Канск

Содержание:

Введение …………………………………………………………………………с. 3

1. Азот.

   2. 1.1 История открытия…………………………………….. ……………….. с.4

1. 1. 1.2 Общие свойства азота………………………………………………….... с.5

1. 1. 2.Практическая часть

2.1.Практическое применение азота……………………………………….с.5

2.2 Получение азота……………………………………………………………7

Выводы …………………………………………………………………..………. с. 13

Ресурсы………………………………………………………………………..… с. 14

Приложение…………………………………………………………………...... с. 15

Введение

Актуальность темы

Все живые существа нуждаются в азоте, ибо он играет важную роль в организме растений, человека и животных. В воздухе, которым мы дышим, содержится 78 процентов азота, на каждый квадратный километр поверхности Земли приходится около 12 500 000 тонн азота.

Однако в действительности в природе лишь растения из семейства бобовых способны поглощать азот из воздуха. Все остальные живые организмы, в том числе и люди, не могут усваивать чистый азот. Для получения необходимого азота люди едят белковую пищу, приготовленную из некоторых видов растений или травоядных животных.

Когда мы дышим, то вдыхаем азот, содержащийся в воздухе. Но азот, в отличие от кислорода, совершенно не усваивается нашими легкими, и мы просто выдыхаем его обратно.

Цель исследования: исследовать, какую роль играет азот в жизни природы и человек

Задачи:

• узнать, что такое азот;

• изучить какими свойствами обладает азот;

• выяснить, каким образом его получают и с помощью какого оборудования;

• найти полезное применение этому газу;

• подвести итоги, сделать выводы.

Объект исследования:жидкий азот

Предмет исследования:возможность

применения жидкого азота в жизнедеятельности человека.

Гипотеза.

Предположим, что азот это «испорченный воздух» (не реагирует со щелочами, не поддерживает горения, не пригоден для дыхания), бесцветный газ без вкуса и запаха, который слабо растворяется в воде, но он крайне необходим всем растениям и животным, потому что без него нельзя создать молекулу белка, без которого не могут существовать никакие живые организмы.

Методы исследования:

• изучение литературных источников;

• наблюдение;

• эксперимент.

1. Азот.

1.1 История открытия.

Пять знаменитых химиков XVIII в. дали некоему неметаллу, который в виде простого вещества представляет собой газ, пять разных имен.

В 1772 году Генри Кавендиш   провёл следующий опыт: он многократно пропускал воздух над раскалённым углём, затем обрабатывал его щёлочью, в результате получался остаток, который Кавендиш назвалудушливым воздухом. Таким образом, Кавендиш выделил азот, но не сумел понять, что это новое простое вещество (химический элемент). 

В 1772 году  азот (под названием «испорченного воздуха») как простое вещество описал Даниэль Резерфорд, он опубликовал диссертацию, где указал основные свойства азота (не реагирует со щелочами, не поддерживает горения, непригоден для дыхания). Именно Даниэль Резерфорд и считается первооткрывателем азота. Однако и Резерфорд не смог понять, что же он выделил. Таким образом, чётко определить первооткрывателя азота невозможно.

1.2 Общие свойства азота

Нахождение в природе:

1. в свободном состоянии в атмосфере (78%),

2. в связанном состоянии (смотри таблицу)

Азот — это газ без цвета, вкуса или запаха. Он лишь чуть-чуть растворяется в воде. При очень низкой температуре или высоком давлении он превращается в жидкость. В условиях обычного атмосферного давления азот становится жидким при температуре —210 °С.

Главным источником азота служит верхняя часть мантии, откуда он поступает в другие оболочки Земли с извержениями вулканов.

2.Применение азота

2.1 Применение азота

Всему живому на земле требуется азот в форме, пригодной для употребления. Для растений и животных это так же важно, как и для человека. Азот — составная часть протеина, который представляет собой строительный материал для человеческого тела. Без этого вещества никто не смог бы вырасти или восстановить поврежденные ткани.

Действительно, на сегодняшний день не найдётся практически ни одной отрасли народного хозяйства, в которой не использовался бы азот: машиностроение, металлургия, горная промышленность, строительство, сельское хозяйство, нефтехимическая отрасль, пищевая промышленность и многое другое. А в последние десятилетия азот стал очень активно применяться и в медицине. Правда, в основном не в газообразной форме, а в виде жидкого азота. Основное свойство, которое используется медиками в оздоровительных целях – это чрезвычайная охлаждающая способность жидкого азота. Так, температура кипения этой бесцветной жидкости составляет - 193ºC, что уже не так далеко и до температуры абсолютного нуля.

Жидкий азот часто применяют для лечения дерматологических проблем, например, бородавок, угрей, и так далее. Воздействие на проблемный участок осуществляется с помощью специального аппликатора.

Не менее широкое распространение жидкий азот получил и в сфере косметологической медицины. Благодаря стимулирующему воздействию на все структурные компоненты кожи и её придатки происходит мощный толчок для синтеза эластина, коллагена  – важнейших компонентов молодой кожи.

Азот в его газообразном состоянии  пожаро- и взрывобезопасен, активно препятствует окислению, гниению, за счет вытеснения кислорода из газового пространства. В связи с этим применение жидкого и газообразного азота нашло себя в методах пожаротушения и борьбы с возгораниями в замкнутых пространствах.

Важной областью применения азота является его использование для дальнейшего синтеза самых разнообразных химических соединений, содержащих азот. Производство аммиака, азотных удобрений, взрывчатых веществ, красителей, все это требует азота как исходного сырья и т. п.

В настоящее время азот известен в пищевой промышленности под псевдонимом  «E941».

Так же жидкий азот применяют и при формовании ПЭТ бутылок, перед их наполнением, жидкими продуктами.

Газообразным азотом заполняют камеры шин шасси летательных аппаратов. Кроме того, в последнее время заполнение шин азотом стало популярно и среди автолюбителей, хотя однозначных доказательств эффективности использования азота вместо воздуха для наполнения автомобильных шин нет. При этом наполнение азотом с лучшей стороны показало наполнение шин автомобилей участвующих в соревнованиях формулы 1.

2.2 Получение азота

• В промышленности – из жидкого воздуха

• В лаборатории – разложением неустойчивых соединений азота

Рис. 1. Автомобильная кислородоазотодобывающая станция АКДС – 70М2 предназначена для получения в полевых условиях жидкого медицинского кислорода, жидкого и газообразного сорта.
Аэродром Канск - Дальний.

Рис. 2. Сырьём для получения азота и кислорода является атмосферный воздух, содержащий в химически не связанном состоянии азота, кислород и инертные газы. Потребляемый для получения продуктов воздух очищается от механических примесей с помощью фильтров, устанавливаемых на линии всасывания компрессоров.

Атмосферный воздух через фильтр для воздуха всасывается в первую ступень компрессора, сжимается до 2.4-2,8 кгс/см² (килограмм сил на квадратный сантиметр) нагреваясь при этом до температуры не более 200^оС.

Рис. 4. Продувка цилиндров с 5 по 1 ступень для охлаждения воздуха.

Рис. 5. Сжатый в первой ступени воздух поступает в блок холодильников, охлаждается в нём до температуры 30-60^оС, освобождается от капель воды и масла во влагоотделителе и затем поступает во вторую ступень компрессора.

Рис. 6. Во второй ступени воздух сжимается до давления 9,5- 11 кгс/см², нагреваясь при этом до температуры не более 200^оС. Далее воздух пройдя блок холодильников и влагоотделитель второй ступени, с температурой 30-60^оС поступает во всасывающую коммуникацию третьей ступени компрессора. Затем в третьей, четвёртой и пятой ступенях поочерёдно воздух также сжимается, нагревается и охлаждается в холодильниках.

Рис. 7. Пульт управления технологического процесса в технологической машине.

Сжатый в обоих компрессорах воздух до давления 200 кгс/см² после холодильника V ступени идёт в технологическую машину для осушки, очистки, сжижения и разделения на кислород и азот.

Рис. 8.Выдача азота из ёмкости производится через вентиль 3-6 при давлении до 0,7 кгс/см².

Рис. 9-10. Рекорд количества полученного азота в Канске в/ч 69806-3 19700 тонн был установлен в октябре 2013 года.

Рис. 11. Бочка ТРЖК – транспортный резервуар жидкого креапродукта.

При производстве продукта в станции, жидкий азот выдается потребителю в этой ТРЖК.

Рис. 12.Один литр жидкого азота, испаряясь при температуре  20 °C, образует примерно 700 литров газа. По этой причине жидкий азот хранят в специальных сосудах Дьюара с вакуумной изоляцией открытого типа или криогенных ëмкостях под давлением.

Из-за своих окислительных свойств азотная кислота требует большой осторожности в обращении.

• При соприкосновении с нею многие органические вещества окисляются с выделением большого количества теплоты и поэтому воспламеняются и взрываются.

• Например, скипидар вспыхивает, тлеющая лучинка начинает гореть, на одежде образуются дыры, а на коже – язвы.

• При этом кожа окрашивается в желтый цвет

• (качественная реакция на белок).

• Попавшую на кожу серную кислоту можно успеть смыть большим количеством воды, а азотная кислота действует практически мгновенно).

Выводы:

В результате проделанной работы я выяснил историю открытия азота. Узнал, что такое азот и в каких состояниях он бывает в природе. Изучил, какими свойствами обладает азот. Выяснил, каким образом его получают, и с помощью какого оборудования, а так же сам принял участие в получении азота. Ознакомился, где применяют азот.

Таким образом, подтвердилась гипотеза: азот это «испорченный воздух» (не реагирует со щелочами, не поддерживает горения, не пригоден для дыхания), бесцветный газ без вкуса и запаха, который слабо растворяется в воде, но он крайне необходим всем растениям и животным, потому что без него нельзя создать молекулу белка, без которого не могут существовать никакие живые организмы.

Использованные ресурсы:

1. Википедия свободная энциклопедия [электронный ресурс] Режим доступа:http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D1%83%D1%82%D1%8B%D0%BB%D0%B8

2. Наука, известия. Федеральное агентство по печати и массовым коммуникациям. [электронный ресурс] Режим доступа:http://www.inauka.ru/technology/article40009

3. Ответы mail.ru [электронный ресурс] Режим доступа:http://otvet.mail.ru/question/26708805/

4.детский портал bebi.lv [электронный ресурс] Режим доступа: http://www.bebi.lv/otdih-i-dosug-s-detjmi/podelki-iz-plastikovih-butilok.html

5. EcoVoise [электронный ресурс] Режим доступа: http://ecovoice.ru/blog/eco/37.html

6. Сайт «Экология» [электронный ресурс] Режим доступа: http://www.ecology.md/section.php?section=tech&id=2220

7. «Нappy English», «Счастливый английский», для 7-9 классов общеобразовательной школы, издательство «Титул», г. Обнинск, 1995

Приложение.

Еще сотню - другую лет назад красавицы любили засушивать бутоны цветов, полученные от воздыхателей. В 21 веке это вчерашний день! Хотите сохранить подаренную вам розочку «вечно молодой»? Опустите ее в жидкий азот! А если любимый разобьет вам сердце, вы тоже сможете разбить его подарок на тысячу мелких осколков. Впрочем, обо всем по порядку. 

Для опыта нам понадобятся сосуд с жидким азотом и собственно роза. Чтобы провести эксперимент, достаточно «с головой» погрузить бутон розы в азот всего на 20 секунд, а затем резким движением ударить цветком о стол. Он разобьется так, будто был сделан из стекла. Объясняется это очень просто. Бутоны цветов, в том числе и роз, содержат много влаги. При погружении в среду с температурой, равной почти -196° С, жидкость, находящаяся внутри цветка, мгновенно превращается в лед. Поэтому при ударе о поверхность роза разбивается - как тонкая льдинка или кусочек стекла. Этот же эксперимент можно провести еще на одном примере – с ягодой винограда, погруженной в азот на две минуты. При замерзании плод образует кусочек льда, который легко разбивается от удара молотком. А вот банану потребуется всего 40 секунд для того чтобы замерзнуть. И при ударе о стол он расколется, как керамическая статуэтка.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/585439-issledovatelskaja-rabota-obuchajuschegosja-2-