家庭教育科教篇:让孩子运用气体扩散知识去探究 ——实践性学习专题之二十六

就读高一的小贞,从小就对鲜花充满了兴趣,并善于运用自己的嗅觉,从不同品种的鲜花中寻觅其特殊的香味。记得初三时有一次去公园赏花,还没有走进宽敞明亮的花房,小贞就闻到了阵阵花香,真是验证了“墙内开花墙外香”这句谚语。而当进入花房,小贞不仅观赏到百花争艳的倩影,感受到不同品种鲜花发出的异香,还从花坛旁精心设计的展板前,看到了关于人们之所以闻到花香的科学解释。GWC每天发布大量与生活相关的资讯平台

原来,无论是菊花、兰花、玫瑰、茉莉,还是槐花、金银花、桂花、桃花,在鲜花的花瓣或雄蕊部位,都含有一些挥发性有机化学物质——即人们所说的花香物质。这些花香物质挥发的分子聚集于鲜花的花冠,通过气体的扩散作用,从浓度高的区域向浓度低的区域迁移,刺激人的嗅觉器官产生芳香的感觉——即闻到了花香。而所谓的香气浓淡,不过是进入人鼻孔中花香物质分子的多少而已。GWC每天发布大量与生活相关的资讯平台

结合这次参观和后期自身的探究,小贞发现围绕花香的科学诠释,不仅涉及到生物学科中植物的构造和人体嗅觉的机理、化学学科中有机化合物和分子的概念,还涉及到物理学科中扩散的概念和气体扩散的应用。这让小贞体会到“跨学科”在科学探究中的重要性,也让她对“气体的扩散”产生了更多的好奇,激发了进一步探究的欲望。GWC每天发布大量与生活相关的资讯平台

众所周知,扩散是由于微粒(分子、原子等)的热运动而产生的物质迁移现象。可由一种或多种物质在气、液或固相的同一相内或不同相间进行,主要由于浓度差或温度差所引起。气体扩散是指某种气体分子通过扩散运动而进入到其它气体里,一般从浓度较高的区域向较低的区域迁移,直到各部分浓度达到均匀为止。气体的扩散作用在工业生产、社会生活和生命体活动中都很常见,家长应鼓励孩子学会应用气体扩散知识去实践去探究。GWC每天发布大量与生活相关的资讯平台

中小学生家长应向孩子传播的是,人体与外界环境进行二氧化碳和氧气交换时,气体的扩散起着重要的作用。大家知道肺是由许多肺泡构成,肺泡外包绕着丰富的毛细血管。当血液流经此处的毛细血管时,由于人吸入肺泡内的空气中,氧的含量比血液中的多,而二氧化碳的含量比血液中的少——一种气体总是由数量多的地方向少的地方扩散,直到平衡为止。因此肺泡内的氧气扩散到血液里,血液中的二氧化碳扩散到肺泡里。不难看出,正是呼吸运动和气体扩散的共同作用,才实现了人体从外界吸入氧气,并从体内向外排出二氧化碳的气体交换过程,从而赋予生命之动力。GWC每天发布大量与生活相关的资讯平台

家长应让孩子认识到,气体的扩散可以对人类产生诸如上面所述的积极作用,但也有可能给人们带来潜在的危害——这是需要防范和应对的。例如当有毒气体发生泄漏或在密闭空间聚集时,附近的人群会因有毒气体的扩散而受到吸入性伤害。大家所熟知的一氧化碳意外中毒的案例即是如此。当冬天居家烧煤炉取暖、外出聚餐在包间吃炭火烤肉、以及用燃气热水器烧水洗澡时,由于通风不畅,都可能使燃烧产生的一氧化碳在封闭的室内聚集,并通过扩散作用进入个体呼吸道和肺泡。GWC每天发布大量与生活相关的资讯平台

因为侵入性很强的一氧化碳与血红蛋白的亲和力远高于氧气,所以它会快速取代氧气与血红蛋白的结合而形成碳血红蛋白,让血红蛋白丧失输送氧气的功能。此时由于血液不能及时供应氧气给机体各组织器官,大脑则最先受到损害——人即会陷入昏迷并危及生命。所以家长应让孩子知晓防范一氧化碳中毒的关键措施是要保证室内有良好的通风条件,即一氧化碳能随时从室内排出,含有氧气的空气能不断从室外补充进来。GWC每天发布大量与生活相关的资讯平台

中小学生家长还应向孩子传播的是,实际上大气中也存在着有害气体,这些有害气体来源于工业活动和社会生活中化石燃料燃烧、化工厂排放、以及汽车产生的尾气等。正常情况下,有害气体排入大气后,在大气气流的推动下,会沿水平和垂直两个方向输运。有害气体在水平方向的输运和扩散主要依靠风,风向影响着空气污染物的分布,而风速则影响着空气污染物的稀释。因此对一个城市来说,无风时将不利于城市上空有害气体的扩散和稀释,这自然会加剧地面空气的污染程度,对人们的健康带来潜在危害。当然,这也使人们看到了减少有害气体排放以保护环境的重要性。GWC每天发布大量与生活相关的资讯平台

中小学生家长亦要让孩子知晓的是,科学是一门以实验为基础的学科,研究科学需要实验,学习科学也离不开实验。例如,孩子在中小学科学课、物理课、化学课、地理课或课外科技活动中对气体扩散的认知,就是基于如下实验:把一个空的广口瓶(瓶内会有空气)倒置于装有棕红色二氧化氮气体(该气体密度比空气大)的广口瓶上,两瓶口间用玻璃片隔开。当抽去玻璃片时,孩子可以观察到下方瓶中的二氧化氮气体缓慢的向上方仅容有密度较小空气的瓶中迁移,不多时即可见两瓶中气体的颜色几乎完全相同——这说明下方的二氧化氮气体已通过扩散进入上方的空气中。GWC每天发布大量与生活相关的资讯平台

不言而喻,家长应引导孩子在运用气体扩散知识进行探究的过程中,要尝试学会根据问题设计科学实验,并在实施科学实验时遵循相应的程序,诸如观察、假设、实验、检验等,这样才能最终得到相对可靠的结论。你的孩子有过这样的体验吗?GWC每天发布大量与生活相关的资讯平台

(欣欣、禾青、立原,20221022,反馈邮箱:zhliyuan@263.net)GWC每天发布大量与生活相关的资讯平台

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