Формирование научного мировоззрения учащихся при изучении эволюции Земли в курсе «Естествознание» 5 класс

Другим источником поступления  карбонат - и бикарбонат-ионов являются карбонаты:

 

         Равновесие, устанавливающееся между H₂CO₃ и бикарбонат-ионом, определяет буферную емкость природных вод, что очень важно для поддержания постоянства в них pH.

        PH почвенных вод может колебаться от 3 до 10. Однако кислотность почв, благоприятных для произрастания растений, мало отличаются от pH = 6. Морские организмы еще более чувствительны к pH среды обитания. Океаническая вода имеет pH = 8, а pH прибрежных вод ≈ 9. При pH < 7,5 многие морские организмы погибают. При pH < 7,0 морские организмы уже не в состоянии образовывать карбонатные скелеты.

С глубиной концентрация Ca²⁺ снижается, что способствует растворению CaCO₃, составляющего основу раковин и скелетных тканей отмерших организмов.

Кроме Ca ²⁺и HCO₃ ^- морская вода содержит катионы: Na⁺, K⁺, Mg^2+, Fe³⁺,

Mn²⁺ и анионы Cl^-, Br^-, I^-, SO₄ ^{2 -} определяющие ее соленость (S). За величину солености принят вес сухого остатка после упаривания 1 кг морской воды и перевода карбонатов в оксиды, бромидов, иодидов в хлориды, а органические вещества сожжены при 480 °C. Соленость измеряется в г/кг или промилле (‰).

       Мировой океан содержит до 10¹⁷ тонн минерального сырья, включая серебро (5∙10¹⁰ т), золото (1,1∙10⁷т).

       Фитопланктон мирового океана продуцирует почти столько же кислорода, что и все зеленые растения суши.

      Промышленные выбросы, попадая в воду, влияют не только на pH, но и на содержание анионов и растворимость газов, приводя иногда к гибели основных видов флоры и фауны в нем. Наиболее опасными загрязнителями являются стронций, кадмий, свинец и особенно ртуть. Последняя может переходить в диметилртуть, которая, попадая с пищей (рыбой), воздействует на центральную нервную систему, вызывая психические и другие расстройства (болезнь Миномата).

       Наилучшим решением промышленного водоснабжения является организация замкнутых водооборотных систем, полностью исключающих сброс в водоемы сточных вод [27] ; [28] ; [29].

       Атмосфера - газовая оболочка, окружающая Землю и вращающаяся с ней как единое целое. Атмосфера образовалась главным образом из газов, выделенных литосферой после формирования планеты. На протяжении миллиардов лет атмосфера Земли претерпела значительную эволюцию под влиянием многочисленных физико-химических и биологических процессов: диссипация газов в космическое пространство, вулканическая деятельность, диссоциация (расщепление) молекул в результате солнечного ультрафиолетового излучения, химические реакции между компонентами атмосферы и горными породами, дыхание и обмен веществ живых организмов.

Атмосфера Земли имеет  слоистое строение. Выделяют тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу.

         Тропосфера - это прилегающая к земной поверхности область, в которой температура более или менее равномерно убывает с высотой до - 500С и ниже. Верхняя граница тропосферы понижается при движении от экватора к полюсам от 17 до 9 км. В тропосфере заключено свыше 80% массы атмосферы и практически весь водяной пар. В ней протекают физические процессы, которые обусловливают ту или иную погоду. В тропосфере осуществляются все превращения водяного пара. В ней образуются облака и формируются осадки, очень сильно развито турбулентное и конвективное перемешивание.

Стратосфера характеризуется  постоянством или ростом температуры  с высотой и исключительной сухостью воздуха. Верхняя граница стратосферы  расположена в среднем на высотах 50 - 55 км. Температура стратосферы  растет с высотой, достигая на верхней  границе 0-100ْ°С. Процессы в стратосфере  практически не влияют на погоду.

Мезосфера - слой, лежащий  над стратосферой и характеризующийся  падением температуры с высотой. Верхняя граница мезосферы совпадает  с минимумом температуры (около 900°С) и расположена на высоте около 85км.

       Термосфера находится над мезосферой. Температура в ней быстро растет, достигая 1000 - 2000°С на высоте 400 км. Выше 400 км температура почти не меняется с высотой. Температура и плотность воздуха очень сильно зависят от времени суток и года, а также от солнечной активности. В годы максимума солнечной активности температура и плотность воздуха в термосфере значительно выше, чем в годы минимума.

Следует отметить, что все  приведенные здесь величины получены путем усреднения их за большие интервалы  времени и по огромным площадям. Вне всякого сомнения мгновенные параметры атмосферы значительно  отличаются от средних, так как атмосфера - это чрезвычайно изменчивая среда. [30]

        Химия атмосферы. Масса атмосферы составляет 9∙10^-5% от массы Земли; ее состав приведен в табл.10.1. На рис.10.2 схематически изображено ее строение до высоты 100 км. Выше 100 км примерно до 1000 км простирается экзосфера, ниже - термосфера (85-100 км), мезосфера (50-85 км), стратосфера (10-50 км), и самый нижний слой составляет тропосферу (до 10 км).90% массы всей атмосферы сосредоточено в слое до 16 км, выше 100 км находится одна миллионная часть всей массы атмосферы.  

 

Таблица 2. Химический состав сухого воздуха тропосферы

Газ	Содержание, об.%	Газ	Содержание, об%
N2	78,09	Kr	1,0∙10-4
O2	20,95	CH4	1,4∙10-5
Ar	0,93	H2	5,0∙10-6
CO2	0,03	Xe	8,0∙10-5
Ne	1,8∙10-4	NOx	5,0∙10-5
He	5,24∙10-4	O3	1,0∙10-6

^*) Средняя молекулярная масса сухого воздуха равна 28,97.

 

Рисунок 4. Строение атмосферы

 

Рисунок 5. Зависимость температуры атмосферы от высоты

        Химические процессы в тропосфере. В тропосфере температура воздуха с высотой уменьшается в среднем на 0,5 °C на 100 м. Область от 20 до 150 км называют хемосферой, ибо в ней протекает большинство фотохимических процессов; часть атмосферы от 100 до 400 км называют ионосферой, поскольку здесь господствует ионизация, а еще выше - и диссоциация многих компонентов атмосферы [31].

         Современная атмосфера сформировалась около 2 млрд. лет назад и поддерживается биогенными процессами. За последние 100 лет изменение атмосферы составило по кислороду (масса кислорода в современной атмосфере составляет 1,5 ∙ 10¹⁵ т) 0,01-0,02% в сторону уменьшения. За последние 50 лет в среднем количество кислорода ежегодно уменьшается на 10 млрд. т, и его использовано столько же, сколько за последний миллион лет. Это во многом связано с техногенной деятельностью человека. Так, пробег автомобиля от Москвы до Санкт - Петербурга требует такого объема кислорода, который необходим для дыхания человека в течение года. Действительно, при сжигании 1 л бензина в двигателе внутреннего сгорания расходуется до 1,5 кг кислорода, если углеводородное горючее сгорает до CO₂ и H₂O. К сожалению, часть горючего при переходных режимах работы двигателя сгорает не полностью или окисляется только до CO. Автомобильный транспорт служит основным источником загрязнения воздуха больших городов и прилегающих территорий. Поскольку на одну весовую часть горючего приходится до 15 весовых частей воздуха, то кроме CH_x и CO в атмосферу выбрасываются продукты окисления атмосферного азота, в основном NO и NO₂.

         Некоторые сорта бензина содержат в качестве антидетонационной добавки тетраэтилсвинец Pb (C₂H₅) ₄. Поэтому и по сию пору автомобильный выхлоп служит основным источником загрязнения атмосферы свинцом и его соединениями. В промышленных районах и вдоль дорог содержание свинца в 25-30 раз больше, чем в сельской местности.

        Твердое топливо, особенно низкосортные каменные угли и некоторые мазуты, при сжигании загрязняет атмосферу оксидами серы SO_x, если не использовать химические поглотители. Так, обработка токсичных газов гашеной известью или известняком позволяет поглотить до 90% SO₂:

        Нарушение кислородного баланса связывают с уменьшением площади "легких планеты", вызванным нерациональной вырубкой лесов Сибири и Южной Америки, загрязнением мирового океана.

В тропосфере фотохимические процессы ограничены реакцией

      Возбужденные молекулы, теряя энергию при столкновении с другими молекулами, повышают температуру тропосферы примерно на 20°С. Повышение содержания CO₂ лежит в основе парникового эффекта.

В нижних слоях атмосферы  процессы с участием солнечного излучения  и продуктов автомобильных выхлопов обусловливают образование "фотохимического смога", основу которого составляет пероксоацетилнитрат (ПАН). Смог начинает развиваться с появлением первичных продуктов, загрязняющих атмосферу, которые сами по себе могут быть неядовитыми и неактивными в химическом отношении.

       Атмосфера постоянно пополняется газами биохимического происхождения, образующимися при разложении микроорганизмами продуктов растительного и животного происхождения: CH₄ и другие углеводороды, CO₂, N₂, H₂S, H₂, O₂. Под воздействием на горные породы высоких температур и давлений в атмосферу поступают газы химического происхождения (CO₂, H₂S, H₂, CH₄, CO, N₂, HCl, HF, NH₃, SO₂), а также продукты вулканического происхождения и, наконец, газообразные продукты радиоактивного распада (He, Ar, Kr, Xe, Rn).

       Химические процессы в стратосфере. В стратосфере фотохимические процессы более разнообразны. Во-первых, это образование O₃, концентрация которого по сравнению с тропосферой возрастает в 200 раз и достигает 100 млн^-1 (миллионная доля, определяющая число частиц, приходящихся на миллион частиц). Молекулы O₃ очень неустойчивы, хотя постоянно образуются под действием солнечного излучения в диапазонах 135-176 нм и 240-260 нм по реакциям:

где M - какая-нибудь третья частица (N₂, CO₂, Ar). Разрушение озона связано с реакциями O₃ + O → O₂ + O₂ или O₃→ O₂ + O (ν = 200-300 нм).

       Эти реакции поддерживают динамическое равновесие образования и распада O₃ в естественных условиях.

       Последняя фотохимическая реакция защищает биосферу от губительного для нее ультрафиолета.

 Рисунок 6. Динамика размеров озоновой дыры  над Антарктидой.

      Антропогенное воздействие на озонный слой обусловлено следующими цепными реакциями:

1. Выбросы высотных самолетов  и ракет 

2. Фреоны (hν = 175-220 нм)

Свободные атомы Cl взаимодействуют  с озоном, способствуя разрушению озонового слоя:

В ионосфере на высоте выше 80 км происходят реакции фотоионизации:

Эти молекулярные ионы вступают в ион-молекулярные реакции; переход  в основное состояние этих частиц является причиной северных сияний. Эти  реакции дополняются еще реакциями  перехода возбужденных атомов и молекулярных ионов в основное состояние: O* → O + hν (зеленая и красная области) и  * → + hν (фиолетовая и синяя области) [32].

 

Глава 4. Методические разработки 

 

       При проведении уроков, необходимо помнить о том, что каждый ученик неповторим и своеобразен, каждый хочет признания, уважения и любви. А это мотив! И моя задача состоит в том, чтобы настроиться на внутренний мир ученика, принять его таким, каков он есть [33].

       Ученик - это личность со своим видением мира, со своими особенностями и возможностями, и, конечно же, талантами. А еще это дети почемучки. Как здорово, что такие есть. Пятиклассники очень эмоциональны - это специфика возраста и важно направить ее в нужное русло: помочь раскрыть свои способности, поверить в свои силы, поддержать желание узнавать новое.

       Учебная программа должна предоставлять детям возможность добиваться и демонстрировать свои индивидуальные достижения, содержать необходимые стимулы, мотивирующие учебную деятельность. И в этом плане предмет “природоведение" предоставляет учителю самые широкие возможности. Это групповые и парные формы работы на уроке, деловые и ролевые игры, аукционы знаний, экскурсии и походы, защита проектов, уроки-исследования, практические работы, персональные выставки рисунков и поделок, турниры, викторины и путешествия в Страну неразгаданных тайн.

       А как хочется научить детей не робеть перед трудностями, находить выход из безвыходного положения, не теряться перед непонятным, соблюдать правила общежития и техники безопасности. Даже самая обычная экскурсия на ближнюю лесную поляну тянет за собой цепочку вопросов и ответов:

Как ориентироваться на местности

Что делать, если заблудился

Как выжить в лесу, если тебя не сразу нашли

Как правильно разжечь  костер и не вызвать пожар

Какие грибы и ягоды  являются съедобными и несъедобными

Какие растения можно использовать в пищу, а какие - для лечения  ран и ожогов.

          Увлечь всех без исключения ребят предметом не так-то легко. Для этого на уроках необходимо использовать разнообразные игровые элементы ребусы, кроссворды, “Черный ящик”, “крестики-нолики", “пирамида", “эстафета" и др. Постепенно, по мере того, как увлечение растет, надо включать задания более сложные: конкурсы, турниры, викторины проекты. Ребят трудно увлечь далекой перспективой, надо ставить перед ними сначала близкие, понятные, видимые цели, по достижении которых открываются новые горизонты и ученик убеждается в том, что его возможности не исчерпаны, и он может достичь большего. Важно не упустить тот момент и вовремя поставить перед учеником новые, более сложные задачи. Например, предложить поработать над проектом по данной теме, четко и ясно сформулировать цели и задачи [34].