书城教材教辅令孩子惊奇的122个科学发现和科学知识
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第83章 空气不空

空气是不是“空”的?空气无处不在,但是你却看不到,摸不着,也闻不到,那我们怎么知道空气是不是空的呢?让我们来看一看,你将一个空的玻璃瓶口朝下按进水里,你会发现水不能全部跑进瓶子里面,是不是空气在作怪呢?我们来看看下面的故事吧。

1771年,在瑞典的一个药房里,药剂师舍勒在那儿摆弄着一些瓶瓶罐罐。舍勒是个热爱科学的人,平时他在工作完后,总爱弄些药水倒来倒去,想探索化学的秘密。这天,他从水里夹出了一块橡皮似的白磷,扔进一个空瓶子。结果,白磷在空气中自燃了,并发出白得炫目的光芒,瓶里立即弥漫着白色的浓烟——生成大量五氧化二磷的白色细末。白磷在一开始烧得挺猛,舍勒一把瓶子塞死,没一会儿就熄灭了。当舍勒把瓶子倒插到水里,打开塞子时,水就自动涌上来了,而且总是涌进到约五分之一的地方,就进不去水了。

这件事使舍勒感到奇怪,他又重新做了几次,结果还是这样。

舍勒想探索瓶里气体的秘密,他在水里把瓶子小心翼翼地塞好,然后拿出水面。当他再把白磷放进那剩下来的气体里时,白磷不再自燃了。然后,他又小心地把一只小老鼠放进瓶里,只见它拼命地蹦跳,一会儿就死掉了。

这件事引起了法国化学家拉瓦锡的注意。拉瓦锡继续进行了详细的研究,最后把事情弄清楚了:原来那失去的五分之一气体,叫做“氧气”,剩下的是“氮气”。氧气是一种较活跃的气体,它能帮助燃烧;而氮气较稳定,不能助燃。

在干燥空气中,按体积比例计算,氮气约占78%,氧气约占21%,惰性气体约占0.94%,二氧化碳约占0.03%,其他杂质约占0.03%。所以,空气并不空,它由很多气体组成。

那么,原始大气是否就是如此呢?

其实在原始的大气中。氧的含量很少,二氧化碳则非常多。因为氧的含量极少,所以地球表面的风化侵蚀作用中的氧化作用增强。后来,随着藻类等因为绿色植物的出现,空气中的含量逐渐增加。

因为藻类的光合作用能吸收二氧化碳,并释放出氧气,从而使氧含量增加。除了因光合作用被合成含碳有机物外,还有一部分二氧化碳沉淀成为碳酸化合物,形成石灰岩或白云石。

而目前包围着地球的空气,是由一些固定气体、变动气体及固态或液态微粒混合而成的,最主要的成分是氮和氧,几乎占全部空气的99%,其余是少量的氩及含量变化较大的二氧化碳、臭氧和水汽。

既然空气不是空的,那它有重量吗?空气在我们周围,为什么我们感觉不到呢?空气并非没有重量——一桶空气的重量大约相当于一本书中两页纸的重量。大气层中的空气始终给我们以压力,这种压力被称为大气压,我们人体每平方厘米上大约要承受一千克的重量。因为我们体内也有空气,这种压力体内外相等,所以,空气才不会把我们压垮。

其实,包围地球的大气是一个有机的整体,各种成分处于一种相对稳定的状态,各自发挥着重要的作用,如二氧化碳起到给地球保温的作用,臭氧反射宇宙紫外线的辐射等。但如果破坏了这一稳定结构,就有可能造成一些有害的后果或令人不舒服等。

一直以来,人们生活和生产的能源主要是通过燃烧一次性能源获得,特别是通过燃烧煤炭、石油和天然气等能源。由于需求量的巨大和燃烧技术的落后,再加上没有对空气污染的清醒认识,燃烧所产生的氮氧化物、硫化物、粉尘颗粒等污染了大气,给人类自身造成了巨大的危害。20世纪60年代以前,在震惊世界的8大公害事件中,烟雾造成的空气污染占了5起,众所周知的当数英国伦敦烟雾和美国洛杉矶的光化学烟雾事件。

二氧化碳的大量排放还加剧了大气的温室效应,使全球气候变暖;氯氟烃的排放对臭氧层造成了很大的破坏;酸雨、地表水酸化等也是空气污染的结果。所以,保护人类赖以生存的地球,控制人类活动对大气的污染是一个迫切的现实问题。