Страница 121 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

1. Найдите в Интернете электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных.

Решение

Поскольку в вопросе не указан конкретный параграф, для примера возьмём тему «Основы баз данных», так как она напрямую связана с созданием банков данных. Для формирования классного банка данных (информационной базы, глоссария) по этой теме можно использовать следующие электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых понятий.

1. База данных (БД)

Это ключевое понятие, обозначающее упорядоченную совокупность структурированной информации, которая хранится в электронном виде. Для глубокого понимания этого термина, его истории и классификации можно обратиться к следующим ресурсам:

• Статья «База данных» в энциклопедии Википедия, где дано общее определение и описаны основные концепции: https://ru.wikipedia.org/wiki/База_данных
• Статья «Что такое база данных» в блоге компании Selectel, объясняющая концепцию простым языком с наглядными примерами: https://selectel.ru/blog/what-is-database/

Ответ: Электронные адреса по теме «База данных»: https://ru.wikipedia.org/wiki/База_данных, https://selectel.ru/blog/what-is-database/.

2. Система управления базами данных (СУБД)

СУБД — это комплекс программных средств, который позволяет создавать базы данных, а также управлять данными в них: добавлять, изменять, удалять и извлекать информацию. Подробная информация о функциях, видах и архитектуре СУБД доступна по ссылкам:

• Статья «Система управления базами данных» в Википедии с обзором функций и списком популярных СУБД: https://ru.wikipedia.org/wiki/Система_управления_базами_данных
• Статья «Что такое СУБД» на ресурсе Habr, где рассматриваются различные типы систем управления базами данных: https://habr.com/ru/companies/selectel/articles/668984/

Ответ: Электронные адреса по теме «СУБД»: https://ru.wikipedia.org/wiki/Система_управления_базами_данных, https://habr.com/ru/companies/selectel/articles/668984/.

3. Реляционная модель данных

Это наиболее распространённая на сегодняшний день логическая модель данных. В её рамках данные представляются в виде взаимосвязанных таблиц, состоящих из строк и столбцов. Основы реляционной модели раскрыты в следующих материалах:

• Статья «Реляционная модель данных» в Википедии, описывающая основные понятия: отношение, атрибут, кортеж и домен: https://ru.wikipedia.org/wiki/Реляционная_модель_данных
• Лекция по реляционной модели данных в открытом учебном курсе от Национального Открытого Университета «ИНТУИТ»: http://www.intuit.ru/studies/courses/6/6/lecture/177

Ответ: Электронные адреса по теме «Реляционная модель данных»: https://ru.wikipedia.org/wiki/Реляционная_модель_данных, http://www.intuit.ru/studies/courses/6/6/lecture/177.

4. Структурные элементы БД (Таблица, Поле, Запись, Ключ)

Это основные «строительные блоки» реляционной базы данных. Таблица хранит данные об однотипных объектах, запись (строка) представляет один объект, поле (столбец) — его характеристику, а ключ служит для уникальной идентификации записей.

• Статья «SQL для начинающих» на портале Proglib, где наглядно объясняется структура таблиц, полей и записей: https://proglib.io/p/sql-for-beginners-part-1
• Материал о ключах (в частности, о первичном ключе) на образовательном ресурсе Metanit: https://metanit.com/sql/mysql/3.3.php

Ответ: Электронные адреса по теме «Структурные элементы БД»: https://proglib.io/p/sql-for-beginners-part-1, https://metanit.com/sql/mysql/3.3.php.

5. Язык SQL

SQL (Structured Query Language) — это стандартный язык, применяемый для создания, модификации и управления данными в реляционных базах данных. С помощью SQL формулируются запросы к базе данных.

• Общая информация о языке, его истории и стандартах в статье «SQL» из Википедии: https://ru.wikipedia.org/wiki/SQL
• Интерактивный учебник «SQL-Tutorial», который позволяет изучать язык и практиковаться в написании запросов прямо в браузере: https://sql-tutorial.ru/

Ответ: Электронные адреса по теме «Язык SQL»: https://ru.wikipedia.org/wiki/SQL, https://sql-tutorial.ru/.

2. Используя ресурсы Интернета, подготовьте информационный продукт (по выбору): презентацию по теме урока или сообщение по одному из ключевых слов (словосочетаний) параграфа.

Поскольку в задании не указаны конкретная тема урока и ключевые слова из параграфа, в качестве примера будет подготовлен информационный продукт по одной из распространенных тем в курсе физики — «Электромагнитная индукция». Задание предлагает два формата на выбор: презентация или сообщение. Ниже представлены оба варианта для демонстрации выполнения.

Вариант 1: План презентации по теме урока «Электромагнитная индукция»

Презентация является наглядным форматом, поэтому для каждого слайда предполагается использование не только текста, но и релевантных изображений, схем или анимаций.

Слайд 1: Титульный лист
- Название: Электромагнитная индукция.
- Подзаголовок: Явление, изменившее мир.
- Автор: Фамилия Имя, класс.
- Учебное заведение, город, год.

Слайд 2: План выступления
- 1. История открытия.
- 2. Суть явления и ключевые понятия.
- 3. Закон Фарадея и правило Ленца.
- 4. Практическое применение.
- 5. Заключение.

Слайд 3: История открытия
- Ключевая фигура: Майкл Фарадей (разместить портрет).
- Дата: 29 августа 1831 года.
- Краткое описание: Фарадей обнаружил, что изменяющееся магнитное поле может создавать (индуцировать) электрический ток.

Слайд 4: Ключевые понятия: Магнитный поток
- Определение: Величина, характеризующая количество линий магнитной индукции, пронизывающих некоторую поверхность.
- Формула: $\Phi = B \cdot S \cdot \cos\alpha$.
- Схема: Изображение поверхности $S$, вектора магнитной индукции $B$ и вектора нормали $n$, с указанием угла $\alpha$.

Слайд 5: Опыты Фарадея
- Демонстрация (можно использовать GIF-анимации):
- Опыт 1: Движение постоянного магнита относительно катушки, подключенной к гальванометру. Стрелка отклоняется только во время движения.
- Опыт 2: Две катушки на одном сердечнике. При замыкании/размыкании или изменении тока в первой катушке, во второй возникает индукционный ток.

Слайд 6: Закон электромагнитной индукции
- Формулировка: ЭДС индукции в замкнутом контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.
- Формула Фарадея: $\mathcal{E}_{ind} = - \frac{d\Phi}{dt}$.
- Расшифровка символов: $\mathcal{E}_{ind}$ – ЭДС индукции (Вольт), $\Phi$ – магнитный поток (Вебер), $t$ – время (секунда).

Слайд 7: Правило Ленца
- Объяснение знака «минус» в законе Фарадея.
- Формулировка: Индукционный ток, возникающий в замкнутом контуре, имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, которым был вызван этот ток.
- Схема: Иллюстрация правила на примере приближения магнита к кольцу.

Слайд 8: Применение №1: Электрогенераторы
- Принцип действия: Преобразование механической энергии в электрическую.
- Схема: Анимированная модель генератора, показывающая вращение рамки в магнитном поле и возникновение переменного тока.

Слайд 9: Применение №2: Трансформаторы
- Назначение: Повышение или понижение напряжения переменного тока.
- Схема: Устройство трансформатора (первичная и вторичная обмотки, замкнутый сердечник). Объяснение принципа работы на основе ЭМИ.

Слайд 10: Применение в быту и технике
- Иллюстрации и краткие описания:
- Индукционные плиты.
- Беспроводные зарядные устройства.
- Металлодетекторы.
- Динамические микрофоны.

Слайд 11: Заключение
- Выводы: Явление электромагнитной индукции является фундаментальным и лежит в основе всей современной электроэнергетики и многих технологий.
- Значение: Открытие Фарадея связало электричество и магнетизм, открыв путь к новой эре в науке и технике.

Слайд 12: Спасибо за внимание!
- Поле для вопросов.

Ответ: План для создания детальной презентации по теме «Электромагнитная индукция» подготовлен.

Вариант 2: Сообщение по ключевому слову «Электромагнитная индукция»

Введение

Электромагнитная индукция — это одно из фундаментальных явлений физики, описывающее взаимосвязь электрических и магнитных полей. Оно заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводящем контуре при любом изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур. Это открытие, сделанное английским ученым Майклом Фарадеем в 1831 году, стало поворотным моментом в истории науки и техники, заложив основы для создания электрогенераторов, двигателей, трансформаторов и множества других устройств, без которых немыслим современный мир.

Суть явления и закон Фарадея

Чтобы понять суть явления, необходимо ввести понятие магнитного потока. Магнитный поток ($\Phi$) — это физическая величина, которая показывает, сколько линий магнитной индукции пронизывает определенную площадь. Он зависит от силы магнитного поля ($B$), площади контура ($S$) и их взаимной ориентации. Фарадей в своих опытах показал, что ток в контуре (названный индукционным) возникает не просто при наличии магнитного поля, а только в том случае, когда магнитный поток через контур изменяется. Этого можно достичь разными способами: приближая или удаляя магнит от контура, вращая контур в магнитном поле или изменяя силу самого магнитного поля.

Количественно это явление описывается законом Фарадея. Он гласит, что электродвижущая сила (ЭДС) индукции, возникающая в контуре, прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока через него. Математически закон записывается так:

$\mathcal{E}_{ind} = - \frac{d\Phi}{dt}$

Здесь $\mathcal{E}_{ind}$ — это ЭДС индукции, а $\frac{d\Phi}{dt}$ — скорость изменения магнитного потока. ЭДС — это, по сути, работа по перемещению единичного заряда, она и является причиной возникновения индукционного тока в замкнутом контуре.

Правило Ленца

Знак «минус» в формуле Фарадея не случаен, он отражает важное следствие, сформулированное русским физиком Эмилием Ленцем и известное как правило Ленца. Оно определяет направление индукционного тока и гласит: индукционный ток всегда имеет такое направление, что создаваемое им собственное магнитное поле препятствует тому изменению магнитного потока, которое породило этот ток. Иными словами, система «сопротивляется» изменениям. Например, если мы приближаем к катушке северный полюс магнита, увеличивая поток, то в катушке возникнет ток, который создаст свое магнитное поле с северным полюсом, направленным навстречу магниту, тем самым отталкивая его и замедляя изменение потока.

Применение электромагнитной индукции

Значение этого явления трудно переоценить. Вся современная электроэнергетика основана на нем. Электрогенераторы на тепловых, атомных и гидроэлектростанциях работают по принципу электромагнитной индукции: механическая энергия вращения турбины используется для вращения ротора генератора (гигантской катушки) в сильном магнитном поле, что индуцирует в обмотках мощный электрический ток.

Трансформаторы — еще одно важнейшее применение. Они позволяют эффективно изменять (повышать или понижать) напряжение переменного тока. Это необходимо для передачи электроэнергии на большие расстояния с минимальными потерями (при высоком напряжении) и для последующего понижения напряжения до бытового уровня (220 В).

В быту мы сталкиваемся с электромагнитной индукцией постоянно: индукционные плиты нагревают посуду за счет индуцированных в ее дне вихревых токов; беспроводные зарядки передают энергию смартфону без прямого контакта; динамические микрофоны преобразуют звуковые колебания в электрический сигнал.

Заключение

Таким образом, электромагнитная индукция — это не просто формула из учебника физики, а живое явление, которое лежит в основе технологического уклада нашего общества. Открытие Фарадея продемонстрировало глубокую связь между электричеством и магнетизмом и открыло человечеству доступ к неисчерпаемому и удобному источнику энергии — электричеству.

Ответ: Текст сообщения по ключевому слову «Электромагнитная индукция» подготовлен.

1. Определите, во сколько раз тяжелее (легче) воздуха кислород, углекислый газ, водород, т. е. определите относительную плотность этих газов по воздуху ($D_{\text{возд}}$).

Дано:

Газы: кислород ($O_2$), углекислый газ ($CO_2$), водород ($H_2$).

Относительные атомные массы элементов (округленные):

$Ar(O) = 16$

$Ar(C) = 12$

$Ar(H) = 1$

Средняя молярная масса воздуха: $M_{возд} \approx 29 \text{ г/моль}$.

Найти:

Относительную плотность по воздуху для кислорода ($D_{возд}(O_2)$), углекислого газа ($D_{возд}(CO_2)$) и водорода ($D_{возд}(H_2)$).

Решение:

Относительная плотность одного газа по другому — это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз молярная масса первого газа больше или меньше молярной массы второго газа (в данном случае воздуха). Относительная плотность газа по воздуху ($D_{возд}$) вычисляется по формуле:

$D_{возд}(\text{газ}) = \frac{M(\text{газ})}{M_{возд}}$

где $M(\text{газ})$ — молярная масса исследуемого газа, а $M_{возд}$ — средняя молярная масса воздуха, которая принимается равной 29 г/моль.

Если $D_{возд} > 1$, то газ тяжелее воздуха. Если $D_{возд} < 1$, то газ легче воздуха.

Рассчитаем относительную плотность для каждого газа.

Кислород

1. Найдем молярную массу кислорода ($O_2$). Молекула кислорода состоит из двух атомов кислорода.

$M(O_2) = 2 \times Ar(O) = 2 \times 16 = 32 \text{ г/моль}$.

2. Рассчитаем относительную плотность кислорода по воздуху.

$D_{возд}(O_2) = \frac{M(O_2)}{M_{возд}} = \frac{32 \text{ г/моль}}{29 \text{ г/моль}} \approx 1,1$.

Так как $1,1 > 1$, кислород тяжелее воздуха примерно в 1,1 раза.

Ответ: кислород тяжелее воздуха в 1,1 раза ($D_{возд}(O_2) \approx 1,1$).

Углекислый газ

1. Найдем молярную массу углекислого газа ($CO_2$). Молекула состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода.

$M(CO_2) = Ar(C) + 2 \times Ar(O) = 12 + 2 \times 16 = 12 + 32 = 44 \text{ г/моль}$.

2. Рассчитаем относительную плотность углекислого газа по воздуху.

$D_{возд}(CO_2) = \frac{M(CO_2)}{M_{возд}} = \frac{44 \text{ г/моль}}{29 \text{ г/моль}} \approx 1,52$.

Так как $1,52 > 1$, углекислый газ тяжелее воздуха примерно в 1,52 раза.

Ответ: углекислый газ тяжелее воздуха в 1,52 раза ($D_{возд}(CO_2) \approx 1,52$).

Водород

1. Найдем молярную массу водорода ($H_2$). Молекула водорода состоит из двух атомов водорода.

$M(H_2) = 2 \times Ar(H) = 2 \times 1 = 2 \text{ г/моль}$.

2. Рассчитаем относительную плотность водорода по воздуху.

$D_{возд}(H_2) = \frac{M(H_2)}{M_{возд}} = \frac{2 \text{ г/моль}}{29 \text{ г/моль}} \approx 0,07$.

Так как $0,07 < 1$, водород легче воздуха. Чтобы узнать, во сколько раз он легче, можно найти обратную величину: $\frac{29}{2} = 14,5$. Водород легче воздуха примерно в 14,5 раз.

Ответ: водород легче воздуха в 14,5 раз ($D_{возд}(H_2) \approx 0,07$).

2. Зная объёмный состав воздуха, найдите количество вещества каждого газа: азота и кислорода в 100 л воздуха при н. у.

Дано:

$V(\text{воздуха}) = 100$ л

Условия: н. у. (нормальные условия)

Объёмный состав воздуха (упрощенный):

$\phi(N_2) = 78\% = 0.78$

$\phi(O_2) = 21\% = 0.21$

Молярный объём газа при н. у.: $V_m = 22.4$ л/моль

Найти:

$n(N_2) - ?$

$n(O_2) - ?$

Решение:

1. Согласно закону Авогадро, для газов объемная доля компонента в смеси равна его мольной доле. Поэтому мы можем сначала найти объемы каждого газа, а затем рассчитать их количество вещества.

2. Найдем объем азота ($N_2$) в 100 л воздуха. Для этого умножим общий объем воздуха на объемную долю азота:

$V(N_2) = V(\text{воздуха}) \times \phi(N_2)$

$V(N_2) = 100 \text{ л} \times 0.78 = 78 \text{ л}$

3. Зная объем азота, найдем его количество вещества ($n$), используя молярный объем газа при нормальных условиях ($V_m$):

$n(N_2) = \frac{V(N_2)}{V_m}$

$n(N_2) = \frac{78 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 3.48 \text{ моль}$

4. Аналогично найдем объем кислорода ($O_2$) в 100 л воздуха:

$V(O_2) = V(\text{воздуха}) \times \phi(O_2)$

$V(O_2) = 100 \text{ л} \times 0.21 = 21 \text{ л}$

5. Теперь найдем количество вещества кислорода:

$n(O_2) = \frac{V(O_2)}{V_m}$

$n(O_2) = \frac{21 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 0.94 \text{ моль}$

Ответ: количество вещества азота в 100 л воздуха при н. у. составляет приблизительно $3.48$ моль, а количество вещества кислорода - приблизительно $0.94$ моль.

3. Определите число молекул: а) кислорода; б) азота, содержащихся в 22,4 л воздуха при н. у.

Дано:

$V_{воздуха} = 22,4$ л
Условия: нормальные (н. у.)
Объемная доля кислорода $\phi(O_2) \approx 21\% = 0.21$
Объемная доля азота $\phi(N_2) \approx 78\% = 0.78$

$V_{воздуха} = 22,4 \text{ л} = 22,4 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 0.0224 \text{ м}^3$

Найти:

$N(O_2)$ - ?
$N(N_2)$ - ?

Решение:

1. Согласно закону Авогадро, 1 моль любого идеального газа при нормальных условиях (н. у.) занимает объем, равный молярному объему $V_m = 22,4$ л/моль. Найдем общее количество вещества (число молей) газов в заданном объеме воздуха:

$n_{воздуха} = \frac{V_{воздуха}}{V_m} = \frac{22.4 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 1 \text{ моль}$

2. Воздух представляет собой смесь газов. Примем, что объемная доля кислорода ($\phi(O_2)$) в воздухе составляет примерно 21%, а объемная доля азота ($\phi(N_2)$) — 78%. Для идеальных газов объемная доля компонента в смеси равна его мольной доле.

3. Число молекул ($N$) можно найти по формуле $N = n \times N_A$, где $n$ — количество вещества, а $N_A$ — постоянная Авогадро, равная $6,02 \times 10^{23}$ моль⁻¹.

а) кислорода

Сначала найдем количество вещества кислорода в 1 моль воздуха:

$n(O_2) = n_{воздуха} \times \phi(O_2) = 1 \text{ моль} \times 0.21 = 0.21 \text{ моль}$

Теперь рассчитаем число молекул кислорода:

$N(O_2) = n(O_2) \times N_A = 0.21 \times 6.02 \times 10^{23} \approx 1.26 \times 10^{23}$

Ответ: число молекул кислорода составляет примерно $1.26 \times 10^{23}$.

б) азота

Аналогично найдем количество вещества азота в 1 моль воздуха:

$n(N_2) = n_{воздуха} \times \phi(N_2) = 1 \text{ моль} \times 0.78 = 0.78 \text{ моль}$

Теперь рассчитаем число молекул азота:

$N(N_2) = n(N_2) \times N_A = 0.78 \times 6.02 \times 10^{23} \approx 4.70 \times 10^{23}$

Ответ: число молекул азота составляет примерно $4.70 \times 10^{23}$.

4. Вычислите объём воздуха (н. у.), который потребуется для сжигания 20 $м^3$ сероводорода, если при этом образуются вода и оксид серы (IV). Вычислите массу этого воздуха.

Дано:

Найти:

$V(возд) - ?$

$m(возд) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции горения сероводорода в кислороде с образованием оксида серы (IV) и воды:

$2H_2S + 3O_2 \rightarrow 2SO_2 + 2H_2O$

2. Согласно закону объёмных отношений Гей-Люссака, объёмы вступающих в реакцию и образующихся газов относятся как их стехиометрические коэффициенты.

Из уравнения реакции следует, что на 2 объёма сероводорода требуется 3 объёма кислорода. Составим пропорцию для расчёта объёма кислорода, необходимого для сжигания 20 м³ сероводорода:

$\frac{V(H_2S)}{2} = \frac{V(O_2)}{3}$

Отсюда находим объём кислорода:

$V(O_2) = \frac{3 \times V(H_2S)}{2} = \frac{3 \times 20 \ м^3}{2} = 30 \ м^3$

3. Воздух является смесью газов, в которой объёмная доля кислорода составляет примерно 21% (или 0.21). Зная объём необходимого кислорода, можно вычислить объём воздуха:

$V(возд) = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)} = \frac{30 \ м^3}{0.21} \approx 142.86 \ м^3$

4. Для вычисления массы воздуха сначала найдём его количество вещества (число молей), используя молярный объём газа при нормальных условиях ($V_m$):

$n(возд) = \frac{V(возд)}{V_m} = \frac{142.86 \ м^3}{0.0224 \ м^3/моль} \approx 6377.7 \ моль$

5. Теперь вычислим массу этого объёма воздуха, зная его количество вещества и среднюю молярную массу воздуха ($M_{возд}$):

$m(возд) = n(возд) \times M_{возд} = 6377.7 \ моль \times 0.029 \ кг/моль \approx 184.95 \ кг$

Округлим полученные значения.

Ответ: для сжигания 20 м³ сероводорода потребуется объём воздуха приблизительно $142.9 \ м^3$; масса этого воздуха составит приблизительно $185 \ кг$.

5. Подготовьте сообщение о применении кислорода.

Кислород ($O_2$) — один из самых распространенных химических элементов на Земле и ключевой элемент для поддержания жизни. Помимо своей биологической роли, кислород, благодаря высокой химической активности, нашел широчайшее применение в различных отраслях промышленности, науки и техники. В промышленности его получают в основном методом низкотемпературной ректификации (разделения) сжиженного воздуха.

Применение в медицине

В медицине кислород является жизненно важным средством. Его используют для оксигенотерапии (кислородной терапии) при лечении пациентов с дыхательной недостаточностью, вызванной такими заболеваниями, как пневмония, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), астма, сердечная недостаточность. Кислород подается через маски или носовые канюли для насыщения крови и тканей. В анестезиологии кислород смешивают с ингаляционными анестетиками для поддержания дыхания пациента во время операций. Также существует метод гипербарической оксигенации, при котором пациент дышит чистым кислородом в барокамере под повышенным давлением. Этот метод эффективен при лечении отравления угарным газом, декомпрессионной болезни у водолазов и для ускорения заживления ран.

Промышленное применение

Промышленность является крупнейшим потребителем кислорода. Основные направления его использования:

• Металлургия: Более половины производимого кислорода используется в металлургии для повышения эффективности производственных процессов. Вдувание кислорода в доменные и мартеновские печи, а также в кислородные конвертеры для производства стали, позволяет значительно ускорить процесс выплавки. Кислород интенсифицирует горение углерода и окисление примесей (кремния, марганца, фосфора), что повышает температуру и качество конечного продукта. Пример реакции горения кокса: $C + O_2 \rightarrow CO_2$.
• Химическая промышленность: Кислород используется как мощный окислитель для синтеза множества химических соединений. С его помощью производят азотную кислоту (окисление аммиака), серную кислоту (окисление диоксида серы $SO_2$ в триоксид $SO_3$), этиленоксид, пропиленоксид, винилацетат и другие важные органические и неорганические вещества.
• Сварка и резка металлов: В смеси с горючими газами, чаще всего с ацетиленом ($C_2H_2$), кислород образует высокотемпературное пламя (свыше 3000°C), которое используется для газопламенной резки и сварки металлов. Эта технология широко распространена в строительстве, машиностроении и ремонтных работах. Реакция горения ацетилена в кислороде: $2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O$.

Ракетная техника и космонавтика

Жидкий кислород (LOX) является одним из самых распространенных окислителей в ракетных двигателях. В паре с горючим, таким как керосин или жидкий водород, он обеспечивает мощную реакцию горения, создающую тягу, необходимую для вывода космических аппаратов на орбиту. Кроме того, кислород является неотъемлемой частью систем жизнеобеспечения на пилотируемых космических кораблях, орбитальных станциях и в скафандрах, обеспечивая экипаж воздухом для дыхания.

Экология и коммунальное хозяйство

Кислород играет важную роль в природоохранных технологиях. Его используют для очистки сточных вод: продувка кислородом (аэрация) активизирует деятельность аэробных бактерий, которые разлагают органические загрязнения. В системах водоподготовки для обеззараживания питьевой воды применяют озон ($O_3$) — аллотропную модификацию кислорода. Озонирование является эффективной и экологически чистой альтернативой хлорированию. В рыбоводстве (аквакультуре) воду искусственно насыщают кислородом для увеличения плотности посадки и улучшения состояния здоровья рыб.

Ответ:

Кислород применяется в следующих основных областях:

• Медицина: для кислородной терапии при дыхательной недостаточности, в анестезиологии, в барокамерах для лечения отравлений и других заболеваний.
• Промышленность: в металлургии для производства стали, в химической промышленности для синтеза кислот и органических веществ, а также для высокотемпературной сварки и резки металлов.
• Ракетная техника и космонавтика: как окислитель для ракетного топлива (жидкий кислород) и в системах жизнеобеспечения для дыхания экипажа.
• Экология и коммунальное хозяйство: для очистки сточных вод, обеззараживания питьевой воды (в виде озона) и в рыбоводстве.

6. Что такое озоновые дыры? Как предупредить их появление?

Что такое озоновые дыры?

Озоновая дыра — это не буквальное отверстие в атмосфере, а значительное локальное снижение концентрации озона ($O_3$) в озоновом слое Земли. Озоновый слой, расположенный в стратосфере на высоте примерно от 15 до 35 км, играет жизненно важную роль, поглощая большую часть вредного ультрафиолетового (УФ-Б) излучения Солнца.

Основной причиной разрушения озонового слоя и образования озоновых дыр является выброс в атмосферу антропогенных химических веществ, известных как озоноразрушающие вещества (ОРВ). К ним в первую очередь относятся хлорфторуглероды (ХФУ), галоны и другие галогенсодержащие соединения, которые ранее широко использовались в холодильниках, кондиционерах, аэрозольных баллончиках и огнетушителях.

Механизм разрушения выглядит следующим образом:
1. ОРВ, будучи очень стабильными, поднимаются в стратосферу.
2. Под воздействием интенсивного ультрафиолетового излучения молекулы ОРВ распадаются, высвобождая атомы хлора ($Cl$) и брома ($Br$).
3. Эти атомы действуют как катализаторы в цепных реакциях, разрушающих молекулы озона. Один атом хлора способен уничтожить десятки тысяч молекул озона. Пример каталитического цикла с участием хлора:
$Cl + O_3 \rightarrow ClO + O_2$
$ClO + O \rightarrow Cl + O_2$
В результате молекула озона и атомарный кислород превращаются в две молекулы обычного кислорода, а атом хлора регенерируется и готов к новому циклу.

Наиболее известная озоновая дыра ежегодно образуется над Антарктидой весной (сентябрь-октябрь) из-за уникальных метеорологических условий, таких как полярный вихрь и образование полярных стратосферных облаков, которые ускоряют химические реакции разрушения озона.

Истощение озонового слоя приводит к увеличению потока УФ-Б излучения на поверхность Земли, что повышает риск развития рака кожи, катаракты, ослабления иммунной системы у людей, а также наносит вред сельскохозяйственным культурам и морским экосистемам.

Ответ: Озоновые дыры — это участки в стратосфере с сильно пониженной концентрацией озона, вызванные преимущественно антропогенными выбросами озоноразрушающих веществ (например, хлорфторуглеродов). Озон в стратосфере защищает жизнь на Земле от вредного ультрафиолетового излучения, и его истощение представляет серьезную угрозу.

Как предупредить их появление?

Предупреждение появления и роста озоновых дыр основывается на скоординированных международных, промышленных и индивидуальных действиях. Ключевые меры включают:

1. Международное сотрудничество: Главным инструментом является Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой (1987 год). Это глобальное соглашение обязало страны-участницы постепенно прекратить производство и потребление основных ОРВ. Протокол считается одним из самых успешных примеров международного экологического сотрудничества.

2. Переход на безопасные альтернативы: Промышленность перешла от использования ХФУ к менее вредным гидрохлорфторуглеродам (ГХФУ), а затем к гидрофторуглеродам (ГФУ) и другим веществам, не разрушающим озоновый слой. Важно отметить, что многие из этих заменителей являются мощными парниковыми газами, поэтому в рамках Кигалийской поправки к Монреальскому протоколу ведется работа и по сокращению их использования.

3. Правильная утилизация старого оборудования: Необходимо обеспечивать безопасную утилизацию старых холодильников, кондиционеров и других приборов, которые могут содержать ХФУ, чтобы предотвратить их утечку в атмосферу.

4. Научный мониторинг и исследования: Постоянное наблюдение за состоянием озонового слоя и концентрацией ОРВ в атмосфере позволяет оценивать эффективность принятых мер и своевременно реагировать на новые угрозы.

5. Повышение осведомленности общества: Информирование людей о проблеме и способах ее решения помогает поддерживать общественную и политическую волю к защите озонового слоя.

Благодаря этим мерам озоновый слой начал медленно восстанавливаться. Прогнозируется, что при сохранении текущих тенденций антарктическая озоновая дыра затянется к 2060-м годам.

Ответ: Для предупреждения появления озоновых дыр необходимо сокращать и полностью прекращать выбросы озоноразрушающих веществ. Это достигается через выполнение международных соглашений (как Монреальский протокол), переход промышленности на озонобезопасные технологии и вещества, правильную утилизацию старой техники и повышение общественной осведомленности о проблеме.