Program Operacyjny Kapitał Ludzki 2007-2013 CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA

1. Projekt „ROZWÓJ PRZEZ KOMPETENCJE” jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki 2007-2013 CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie

2. Publiczne Gimnazjum w Sławkowie ID GRUPY: 96/21_MP_G1 Kompetencje: matematyczno-przyrodnicze

3. I my jesteśmy w kosmosie!

4. Kształt i wymiary Ziemi

5. Pogląd o kulistym kształcie Ziemi sformułowali już pitagorejczycy. Później, na przełomie III i II w. p.n.e, mieszkaniec Aleksandrii – Eratostenes przyjął założenie, że Ziemia ma kształt kuli i próbował określić jej rozmiary. W wyniku pomiarów kąta padania promieni słonecznych podczas górowania Słońca w tym samym dniu nad Syene (Asuan) i Aleksandrią określił stopień zakrzywienia powierzchni Ziemi między badanymi punktami, a następnie dość trafnie wyznaczył rozmiary globu. W czasach nowożytnych, najpierw dzięki pracom I. Newtona, a później szczegółowym pomiarom astronomicznym, topograficznym i grawimetrycznym, udowodniono, że Ziemia nie jest kulą. Nie jest także elipsoidą. Okazało się, że Ziemia jest nie tylko spłaszczona przy biegunach i nieznacznie nabrzmiała w niskich szerokościach geograficznych, ale że półkula południowa jest nieco większa od półkuli północnej. Bryła Ziemi nie posiada odpowiednika w jakiejś znanej bryle geometrycznej. Nosi ona nazwę geoidy.

7. Według obliczeń wymiary Ziemi są następujące: Promień równikowy Ziemi 6 378 245 m Promień biegunowy (połowa osi ziemskiej) 6 356 863 m Różnica długości promienia równikowego i biegunowego 21 382 m Obwód równika 40 075 704 m Obwód południka (średni) 20 004 274 m Średnia długość jednostopniowego łuku południka 111 321 m Powierzchnia Ziemi 510 mln km2Objętość Ziemi 1 083 mld km2Masa Ziemi 6*1024 kg (5,976 trylionów t) Średnia gęstość Ziemi 5,52 g/cm3

8. Kształty ziemi Na kształt Ziemi wpływa wiele czynników: jej ruch obrotowy i obiegowy, cieplny i grawitacyjny wpływ ciał niebieskich, własności fizyczne litosfery i hydrosfery i wiele innych. Fizyczną powierzchnię Ziemi tworzą różnorodne formy ukształtowania powierzchni obszarów wodnych zwanych akwenami. Jednak powierzchnia akwenów nie ma stałego kształtu gdyż występują zmiany poziomu wód. Precyzyjne ujęcie kształtów Ziemi zależy od ustalenia pewnej, prawidłowej, dającej się ująć matematycznie powierzchni najbardziej zbliżonej pod względem formy do rzeczywistego kształtu Ziemi, na którą można by dokonać pionowego rzutu jej powierzchni fizycznej. Powierzchnia tego rodzaju nazywa się powierzchnią odniesienia. W zależności od prowadzonych badań oraz dokładności obliczeń (precyzji pomiarów) za powierzchnię odniesienia Ziemi przyjmuje się: Kulę Elipsoidę Geoidę

9. Intuicyjnie rozumiana kula– w przestrzeni euklidesowej trójwymiarowej dla metryki euklidesowej – jest to część przestrzeni, ograniczona sferą (sfera jest powierzchnią (brzegiem) kuli i również się w niej zawiera).Taką kulę można wówczas opisać wzorem jako zbiór punktów, których współrzędne (x,y,z) spełniają nierówność: Gdzie (x0, y0, z0) są współrzędnymi środka kuli, aroznacza jej promień.

11. Elipsoida – powierzchnia, której wszystkie przekroje płaskie są elipsami. Czasem tym słowem oznacza się też bryłę, ograniczoną tą powierzchnią. Szczególnym przypadkiem elipsoidy jest elipsoida obrotowa, powierzchnia ograniczona powstała przez obrót elipsy wokół własnej osi symetrii.

13. Geoida – bryła, której powierzchnia w każdym miejscu jest prostopadła do pionu wyznaczonego przez siłę ciężkości. Geoida jest teoretyczną powierzchnią, na której potencjał siły ciężkości Ziemi jest stały, równy potencjałowi siły ciężkości na średnim poziomie mórz otwartych i przedłużoną umownie pod powierzchnią lądów. Ponieważ zawiera ona lustro wody w morzach i oceanach dodatkowo określana jest jako Geoida Zerowa. Jako powierzchnia ekwipotencjalna, geoida w każdym swym punkcie jest prostopadła do kierunku siły ciężkości (lokalnego pionu).

15. Rys.1 Różnice pomiędzy powierzchniami odwzorowań Fizyczna powierzchnia Ziemi jest bardzo skomplikowana i ma złożone kształty. Z tych względów ustalono pewien poziom, do którego odnoszą się pomiary rzeźby powierzchni Ziemi. Za taki poziom odniesienia przyjęto poziom mórz i oceanów przy pełnej równowadze znajdujących się w nich mas wodnych. Kształt Ziemi został ustalony na podstawie wielu pomiarów. Na podstawie badań ruchu sztucznych satelitów Ziemi otrzymano następujące wielkości dużej półosi i spłaszczenia Ziemi [2]: a = 6 378 153 m +/- 8 m f = 1:298,25 +/- 0,01 Gdzie:    a – duża półoś f - spłaszczenie

16. Modele kształtów Ziemi

17. Praca nad wykonaniem modeli kuli i elipsoidy z papierowej masy.

21. kula elipsoida

22. Konkurs wykonany w naszej szkole

23. Współrzędne geograficzne (zadania) 1.Podaj współrzędne geograficzne: Nowego Jorku (USA) ……………………………………………………… Chicago (USA) ………………………………………………………. 2.Podaj współrzędne geograficzne a) dla Los Angeles (USA) i podaj do niego punkt symetryczny względem południka zerowego. b) dla Miami (USA) i podaj do niego punkt symetryczny względem południka zerowego. 3. Podaj współrzędne geograficzne: a) dla Warszawy i podaj do niej punkt symetryczny względem równika. b) dla Ottawy (Kanada) i podaj do niej punkt symetryczny względem równika. 4. Znajdź Rio de Janeiro (Brazylia) i punkt symetryczny do niego na drugiej półkuli względem środka ziemi. ………………………………………………………………………………………………………………………….. 5. Znajdź Abuzabi (Arabia Saudyjska) i punkt symetryczny do niego na drugiej półkuli względem środka ziemi. .........................................................................................................................................

24. Odpowiedzi Zadanie 1. Nowy Jork 41 N, 74 W. Chicago 42 N, 88 W Zadanie 2. A) Los Angeles 34 N, 118 W. Nizina Chińska. B)Miami 26 N, 81 W. Nizina Granges Zadanie 3. A)Warszawa 53 N, 21 E . Madagaskar. B)Ottawa 45 N, 76 W. San Velantin. Zadanie 4. Rio de Janeiro 22 S, 43 W. Półwysep Arabski Zadanie 5. Abuzabi 35 N, 54 E. Montevideo.

25. Nasi koledzy dzielnie sobie radzili

26. Dzięki konkursowi zrobiliśmy sobie małą powtórkę do egzaminu gimnazjalnego, a także powtórzyliśmy sobie co nieco z geografii.

27. Eratostenes

28. Eratostenes (gr. Ἐρατοσθένης Eratosthenes; ur. 276 p.n.e. w Cyrenie, zm. 194 p.n.e.) – grecki matematyk, astronom, filozof, geograf i poeta. Wyznaczył obwód Ziemi (zob. opis eksperymentu) oraz oszacował odległość od Słońca i Księżyca do Ziemi. Twierdził, że, płynąc na zachód od Gibraltaru, można dotrzeć do Indii. Jako pierwszy zaproponował wprowadzenie roku przestępnego, czyli wydłużonego o jeden dodatkowy dzień w kalendarzu. Najważniejsze dzieła Eratostenesa to: Geographica – trzytomowe dzieło zawierające podstawy geografii matematycznej i geografii fizycznej (zachowane we fragmentach) Catasterismi – dzieło astronomiczne Peri komodias– rozprawa o dawnej komedii Był również badaczem twórczości Homera – ustalił datę zdobycia Troi na rok 1184 p.n.e., czyli nieodbiegającą od współczesnych szacunków. Podał sposób znajdowania liczb pierwszych – sito Eratostenesa. Przejął po Apolloniosie z Rodos zarządzanie Biblioteką Aleksandryjską. W wieku 80 lat, nie mogąc pogodzić się z utratą wzroku, zagłodził się na śmierć.

29. Eratostenes to stosunkowo głęboki księżycowy krater uderzeniowy położony na granicy mórz księżycowych Mare Imbrium i Sinus Aestuum, na zachodnim krańcu gór Montes Apenninus. Krater posiada wyraźnie okrągły pierścień, tarasowo wznoszące się wewnętrzne stoki, położone centralnie szczyty, nierówne wnętrze, a także zewnętrzny wał skalny. Brakuje promieniście rozrzuconego wokół materiału skalnego, choć Eratostenes pokryty jest skałami wybitymi z krateru Kopernik na południowym zachodzie. Uważa się, że krater powstał wskutek uderzenia meteorytu ok. 3,2 mld lat temu. Zderzenie to zapoczątkowało w historii Księżyca okres zwany eratosteńskim. Kiedy promienie słoneczne oświetlają ten krater pod małym kątem, jest on dobrze widoczny dzięki cieniom rzucanym przez pierścień; jednak podczas górowania Słońca Eratostenes zlewa się z otoczeniem, przez co staje się trudny do zlokalizowania. Dodatkowo leżą na tym obszarze skały wyrzucone z Kopernika, a ich wyższe albedo działa jak rodzaj kamuflażu. W 1924 roku William Henry Pickering zauważył ciemne plamy w kraterze, zmieniające się regularnie każdego księżycowego dnia. Wysunął on teorię, że są to migrujące stada małych form życia. Pomysł ten spotkał się z pewnym stopniem zainteresowania głównie ze względu na renomę Pickeringa.

31. Skład i budowa atmosfery

32. Elementy stałe, czyli gazy, które w takich samych ilością występują na całej kuli ziemskiej. Ich skład jest stały do wysokości ok. 80 km nad powierzchnią morza. Poniżej zamieszczono wykaz pierwiastków wchodzących w skład stałych składników powietrza wraz z procentami objętościowymi: • azot – ok. 78,1 % • tlen – ok. 21,0 % • gazy szlachetne (hel, neon, argon, krypton, ksenon), wodór, metan – ok. 1 %

33. Elementy zmienne, czyli gazy i inne substancje, których zawartość w powietrzu może ulegać zmianie w zależności od zanieczyszczenia środowiska, warunków atmosferycznych oraz położenia geograficznego: • woda (para wodna) • tlenek węgla (IV) • tlenek siarki (IV) • tlenki azotu • ozon • związki organiczne, mikroorganizmy, zarodniki roślin • związki mineralne, wchodzące w skład pyłów

35. Warstwy atmosfery

36. Właściwości fizyczne i chemiczne gazów wchodzących w skład powietrza

37. Azot • (N, łac. nitrogenium) – pierwiastek chemiczny, niemetal z grupy 15 (azotowców) układu okresowego. Stabilnymi izotopami azotu są 14N i 15N. Azot w stanie wolnym występuje w postaci dwuatomowej cząsteczki N2. W cząsteczce tej dwa atomy tego pierwiastka są połączone ze sobą wiązaniem potrójnym. Azot jest podstawowym składnikiem powietrza (78,09% objętości), a jego zawartość w litosferze Ziemi wynosi 50 ppm[4]. Wchodzi w skład wielu związków, takich jak: amoniak, Kwas azotowy(V), azotany(V) oraz wielu ważnych związków organicznych (kwasy nukleinowe, białka, alkaloidy i wiele innych). Azot w fazie stałej występuje w sześciu odmianach alotropowych nazwanych od kolejnych liter greckich (α, β, γ, δ, ε, ζ). Najnowsze badania wykazują prawdopodobne istnienie kolejnych dwóch odmian (η, θ). Pierwiastek został odkryty w 1772 roku przez Daniela Rutherforda.

38. Ciekły azot

39. Otrzymywanie Azot o wysokiej czystości można uzyskać poprzez termiczny rozkład azotanu(III) amonu: NH4NO2 → N2↑ + 2H2O W laboratorium można otrzymać azot w wyniku łagodnego ogrzewania mieszaniny chlorku amonu (salmiaku) i azotynu sodu: NH4Cl + NaNO2 → N2↑ + NaCl + 2H2O W przemysłowej metodzie otrzymywania azotu skrapla się powietrze, stosując odpowiednie ciśnienie i temperaturę. W tych warunkach azot i wszystkie gazy znajdujące się nad nim na skali temperatur wrzenia skraplają się i są w otrzymanej cieczy.

40. Zastosowanie Ciekły azot jest stosowany jako środek chłodzący do uzyskiwania temperatur poniżej -100 °C. W postaci gazowej azot wykorzystywany jest jako najtańsza z dostępnych atmosfer ochronnych w wielu procesach przemysłowych, a także jako gaz roboczy w niektórych układach pneumatycznych. Z azotu otrzymuje się amoniak oraz tlenki azotu wykorzystywane w produkcji kwasu azotowego, związki o dużym znaczeniu przemysłowym. Ponadto szeroko wykorzystuje się azotany, azotyny, hydrazynę, hydroksyloaminę i in. związki zawierające azot[13].

41. Właściwości fizyczne: • jest gazem bez barwy, woni i smaku • rozpuszcza się w wodzie słabiej niż tlen • skrapla się bardzo trudno - pod normalnym ciśnieniem dopiero w temperaturze -196oC Właściwości chemiczne: • należy do grupy 15 - azotowców • posiada 5 elektronów walencyjnych • reaguje z wodorem i metalami, w których przyjmuje wartościowość III (przyjmuje 3 elektrony)

43. Wodór Pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej Z = 1 znajdujący się w pierwszej grupie i pierwszym okresie układu okresowego. W stanie wolnym występuje w postaci cząsteczek dwuatomowych H2. W przyrodzie występuje głównie w postaci związków chemicznych, z których najważniejszym jest woda.

44. Zastosowanie • Wodór stosowany jest w przemyśle jako środek redukujący, a także jako substran w niektórych syntezach (między innymi w syntezie amoniaku). • Otrzymywanie • W reakcjach aktywnego metalu z kwasami. • W procesie elektrolizy wody.

45. Właściwości fizyczne • Wodór jest bezbarwnym gazem o gęstości 0,0899 kg/m3 (najmniejszej ze wszystkich gazów). • Skropleniu i zestaleniu ulega dopiero w temperaturach bliskich zera bezwzględnego (tj. -2730C). • Jest gazem bardzo słabo rozpuszczalnym w wodzie. • Właściwości chemiczne • Wodór jest gazem palnym. • Z tlenem i powietrzem tworzy mieszaniny wybuchowe.

46. Tlen • Zastosowanie • hutnictwo (świeżenie metali); • uzyskiwanie znacznych temperatur w palnikach acetylenowych oraz wodorotlenowych do cięcia oraz spawania metali); • w metodzie uzyskiwania HNO3 oraz H2SO4; • w procesie spalania paliw (źródło energii cieplnej wykorzystywanej do ogrzewania mieszkań, poza tym transport, gospodarstwa domowe); • lecznictwo (podtrzymywanie cyklu oddychania); • wiele zastosowań mają związki tlenu, takie jak: woda, tlenki oraz nadtlenki; • tworzy tlenki w reakcji z innymi pierwiastkami w odpowiednich warunkach. • Otrzymywanie • metoda destylacji frakcjonowanej ciekłego powietrza (wykorzystywana na szeroką skalę); • rozkład utleniaczy (KClO3→KCl+3O2); • elektroliza wody (2H2O→2H2+O2); • rozkład tlenku magnezu w wyniku ogrzewania (2MgO (temp)→ 2Mg+O2).

47. Właściwości fizyczne • jest bezbarwny. • jest bez zapachu oraz smaku. • wykazuje słabą rozpuszczalność w wodzie. • w temperaturze -1900C oraz w zwiększonym ciśnieniu ulega skropleniu. • Właściwości chemiczne • tworzy tlenki metali i niemetali • jest gazem niepalnym, ale podtrzymującym palenie

48. 1% w składzie powietrza stanowią inne gazy

49. Zastosowanie gazów szlachetnych : Hel - chłodzenie urządzeń, służy do napełniania żarówek o dużej mocy, stosuje się go jako gaz ochronny przy wytopie niektórych metali, technika oświetleniowa (kolor żółty), wypełnia się nim statki powietrzne, ułatwia oddychanie, jest składnikiem gazów używanych w anestezjologii, wykorzystuje się go podczas leczenia astmy Radon - medycyna Neon - chłodzenie urządzeń, służy do napełniania żarówek o dużej mocy, stosuje się go jako gaz ochronny przy wytopie niektórych metali, technika oświetleniowa (kolor czerwony), elektronika Argon - technika oświetleniowa (kolor niebieski) Ksenon - elektronika Krypton - przemysł lotniczy i motoryzacyjny

50. Nasze doświadczenia