Szerzôk: Agárdy Sándor, Balázs Tünde Nyakóné Nagy Anikó, Göôz István

Átírás

1 Szerzôk: Agárdy Sándor, Balázs Tünde Nyakóné Nagy Anikó, Göôz István Kiadói lektorok: Barkaszi Lajos, Bódi Antalné, Halász Zoltán Anyanyelvi lektor: Minya Károly Szerkesztette: Kuknyó János A borítót tervezte és a technikai szerkesztést végezték: PC-School Kft. Bandula Mária, Kuknyó Zoltán A képeket készítették és válogatták a szerzôk és a technikai szerkesztôk. A kiadást a SCHOOL Kiadó gondozta. A kiadó a kiadói jogokat fenntartja. ISBN: A könyvet az Oktatási Minisztérium (OKÉV) Oktatási Hivatal /2007. határozati számon augusztus 31-ig tankönyvvé nyilvánította Kiadói kód: SC-0013, Elsô kiadás: Nyíregyháza Kiadó és forgalmazó: School Kiadó Bt Nyíregyháza, Korányi F. u Tel./fax: 42/ , 20/ , info@schoolkiado.hu, weblap: Felelôs kiadó: Kuknyó János képviselô Szerzôk: Agárdy Sándor, Balázs Tünde Nyakóné Nagy Anikó, Göôz István Terjedelme: 232 B/5-ös oldal, 20,3 ív, súlya: 410 gr. Kapcsolódó kerettanterv: OKM 1/2006. (VI. 29.) Készült: A Color Pack Nyomdaipari ZRt. nyomdájában (ISO 9002) 4400 Nyíregyháza, Westsik u. 4. Tel.: 42/ , Felelôs vezetôje: Zsukk László elnök-igazgató

2 Tartalom Bevezetés a természetismeret alapjai 8 Az anyagok, természeti jelenségek és az élôvilág megismerésének alapjai 8 Az egységes, integrált természetszemlélet kialakításának a szükségessége 8 Az anyagok tulajdonságai 9 A természettudomány kémiai alapjainak a megismerése 14 Megfigyelések, kísérletek, kutatási lehetôségek a biológiában 22 A NAP, ENERGIA 29 Hô, hômérséklet 29 Hôérzet 30 Hômérsékleti tartományok 32 Hôjelenségek (Az energia terjedési módja) 33 Halmazállapot-változások 41 Az energia termelése 47 Az energia fajtái 47 Üzemanyagok 56 Összefoglalás 62 MITÔL MÛKÖDIK A Elektromos kölcsönhatás 65 Hogyan lehet fogyasztókat áramkörbe kapcsolni? 70 Az elektromos áram hatásai 73 Az elektromos áram jellemzô mennyiségei 75 Az elektromos ellenállás 79 Mágneses jelenségek 81 Mágneses kölcsönhatás 81 A Föld mágnesessége 83 A mágnesség és az elektromosság kölcsönhatása, az elektromágneses indukció 84 Összefoglalás 86 KÖZLEKEDÉS 88 A közlekedés fizikai alapjai 88 Mozgások 88 A mozgásállapot változása 94 Az autózás története 98 Összefoglalás 100 KÖRNYEZETÜNK ANYAGAI 101 A háztartás anyagai 101 Savak, lúgok, semleges anyagok a háztartásban 101 Tisztálkodószerek, kozmetikumok 104 Fertôtlenítô- és mosogatószerek. Mosás, folttisztítás 107 Élelmiszerek 112 Élelmiszerek, az élelmiszerek összetétele 112 Zsírok és olajok 115 Szénhidrátok 117 A fehérjék és szerepük a táplálkozásban 119 Vitaminok, nyomelemek 123 Adalékanyagok, élvezeti cikkek 126 Összefoglalás 131

3 BIOSZFÉRA 135 Földünk a világegyetemben, élet a földön 135 Az élô Föld 135 Az élô és élettelen közti különbségek 139 A sejt felépítése, a sejtek szervezôdése 145 Az élôlények felépítése 147 Az anyag körforgása 153 A fotoszintézis jelentôsége 156 Az információ átadása 159 Az élôlények osztályozása 163 Az élet keletkezése 167 Az emberré válás folyamata 170 Az emberfajták 172 Egyedfejlôdésünk szakaszai 174 Összefoglalás 178 AZ EMBER 181 Az emberi test 181 A csontváz és az izomrendszer anatómiája 181 A vér 184 Az idegrendszer és a hormonrendszer 188 Az érzékszervek 192 Életmûködés 197 Belsô szerveink 197 A csont és izomrendszer mûködése 200 Az emberi szervezet vérkeringésének mûködése 203 Az idegrendszer mûködése 205 Az érzékszervek mûködése 208 A belsô szervek mûködése 212 Anyaság 215 A szexualitás 215 Összefoglalás 222 MELLÉKLETEK 225 Kalóriatáblázat 225 Kísérleti, mérési jegyzôkönyv 226 TÁRGYMUTATÓ 227 KISLEXIKON 229

4 Köszöntô Kedves Tanulók! Reményeink szerint egy tartalmas, színes, szép képeket, illusztrációkat nyújtó tankönyvet adunk a kezetekbe. Nektek, a 9. évfolyamot elkezdô éves szakiskolai tanulóknak készítettük, és bízunk abban, hogy az év folyamán gyakran forgatva megszeretitek, magatokénak érzitek. Könyvünk tartalmi szerkezetének, stílusának megválasztásában az általános iskolából hozott ismereteitekre, élményeitekre, tanulási, ismeretszerzési szokásaitokra építettünk. Könyvünkben a természet világából a fizika-, a kémia- és a biológiatanulmányaitokban megismerteket kívánjuk továbbgazdagítani. Ezen ismeretek birtokában életetek során mind tudatosabb, békésebb és harmonikusabb viszonyt alakíthattok ki az emberi létnek csodálatos teret adó természettel. Célunk, hogy megértsétek, eszetekkel és szívetekkel is elfogadjátok, hogy az ember is a természet része. Jelenét és jövôjét is csak ennek a törékeny, de életünket tápláló és oltalmazó környezetnek a fenntartásával, védelmével és óvásával biztosíthatja. Könyvünket úgy építettük fel, hogy az izgalmas tanulásnak Ti is aktív részeseivé váljatok! Legyetek kíváncsiak, mindent kérdezzetek és válaszoljatok meg! Gondoljátok tovább, és kitartóan kutassátok a tankönyvben megfogalmazott kérdéseket és feladatokat! Ne menjetek el semmi mellett közömbösen, ne siessetek, ne kapkodjatok, mert A természet megfigyeléséhez a csigáé a megfelelô tempó mondja Edwin W. T. Igaza van, ezzel a tempóval a természetben a harmónia felismeréséig, a boldogság és az élet szeretetéig, tiszteletéig lehet eljutni. Könyvünk ebben segítségetekre lesz. Forgassátok szorgalmasan! A szerzôk

5 Hogyan használjátok a tankönyvet? Ez a könyv az eddig használt könyveitektôl abban különbözik, hogy ez integrált tankönyv. Az integráltság azt jelenti, hogy a szakiskolában már nem fizikát, kémiát, biológiát tanultok, hanem a természet egy-egy jelenségében (pl. éghajlat vagy a nagy földi cirkulációban) kell a fizika, a kémia és a biológia földrajzi jelenségeit, összefüggéseit felismerni. Tankönyvünk nem tartalmazza a földrajzi fejezetet. A földrajzot külön tankönyvbôl tanuljátok. A könyveitek használatával azonban lehetôség adódik a természettudományos ismeretek integrált tanulására. A könyv munkatankönyv, nincs hozzá munkafüzet. A könyv kérdéseit, feladatait, utasításait, kísérleteit az órán, a tanórán kívül dolgozzátok fel, oldjátok meg. A kísérletek végzése közben a tankönyvben mellékelt jegyzôkönyvet szakszerûen és pontosan kell vezetni! Az egyes szövegrészekben a legfontosabb fogalmakat, ismereteket kövér betû, a fontos és megtanulandó anyagrészeket normál betû jelöli. Az apró betûs anyagrészek érdekességeket, hasznos, kiegészítô ismereteket tartalmaznak. Ezeket önálló gyûjtômunkával magatok is kiegészíthetitek (könyvekbôl, tv-bôl, internetrôl, esetleg felnôttek ismereteibôl). A könyv végén tárgymutató és kislexikon található. Mindkettô a tájékozódást, és a fogalmak pontos megismerését segíti. A kislexikon használatát a legtöbb témában a nagylexikonok, tematikus lexikonok használatával is érdemes kiegészíteni. A kislexikonban található fogalmakat a könyvben *-gal jelöltük! Szakköri foglalkozás a biológia-szertárban A környezet megfigyelése Tanulói kísérlet kémiaórán Az elektromossági mérési gyakorlat fizikaórán

6 Ember és természet I. Bevezetés a természetismeret alapjai Az anyagok, természeti jelenségek és az élôvilág megismerésének alapjai Az egységes, integrált természetszemlélet kialakításának a szükségessége 8 Az Ember és természet, Földünk és környezetünk címszó alatt az ismereteket a tanulók az általános iskolában a biológia, fizika, kémia és földrajz tantárgyak keretében tanulták. Ebben az iskolafokozatban az egységes természetet tantárgyakra bontva dolgozták fel, külön könyvekben, munkafüzetben, szertári szemléltetô-, demonstrálóanyagokkal, más-más tanárokkal szervezték meg a tantárgyak tanítását. Az általános iskolát befejezve a szakiskolai oktatás keretében már az egységes természetrôl, annak kialakulásáról, szerkezetérôl, mûködésérôl stb. kell ismeretet nyújtani természettudomány címszó alatt egységes tantárgyi formában, azaz integrált tárgyi keretben. A szakiskolában már nem biológiát, kémiát, fizikát és földrajzot kell tanulni, hanem a természet biológiai, kémiai, fizikai, földrajzi jelenségeit, törvényszerûségeit megismerni és megérteni. Mégpedig úgy, hogy a közöttük lévô kölcsönhatások, összefüggések, azonosságok és különbségek tudatosuljanak, felismerhetôek legyenek. Pl. az éghajlat kérdéseivel a földrajz foglalkozik, de az éghajlat fizikai alapjait (halmazállapotok, kicsapódás, párolgás, fagyás, olvadás stb.) a fizikában és a kémiában tanulják meg. Ugyancsak nem lehet megtanítani a csillagászati és a természeti földrajz számos kérdését pl. Nap és Föld, hôtermelés, a bolygók mozgása, a nagy földi cirkuláció a fizika-kémia ismeretek nélkül. Hasonlóan a kémia alapozza meg a biológiában az anyagcsere, az asszimiláció, az emésztés vagy a szervezet energiagazdálkodásának mûködését. Ezek a példák elegendôek arra, hogy felismerjük, hogy ha a természetet teljes mélységében, összefüggésében akarjuk megismerni és megérteni, akkor nem egyes tantárgyként, hanem egységes természetismereti anyagként kell kezelni és tanulni a 9. és 10. osztályban megfogalmazott tananyagrészeket, a tananyag tartalmát. Ahhoz, hogy egységes integrált kép alakuljon ki a tanulók gondolkodásában, elengedhetetlen a különbözô tudományterületek ismeretei közötti állandó és folyamatos kapcsolatépítés. Vagyis mindig felidézni, szükség esetén megnézni, hogy ugyanarról a tárgyról, jelenségrôl, tételrôl stb. mit tanít az egyik, és mit a másik tudomány. Ettôl, ezáltal bôvül és válik a tanult ismeret színessé, gazdaggá, alkalmazhatóvá és gyakorlatiassá.

7 Bevezetés Az anyagok tulajdonságai Minden, ami körbevesz bennünket, anyagból épül fel. A világegyetemben a csillagok, a bolygók, a meteorok, üstökösök anyagok millióit tartalmazza. 15 milliárd évvel ezelôtt, amikor az univerzum kialakult, olyan atomok keletkeztek, melyek már a hat leggyakoribb elemet, a hidrogént, héliumot, oxigént, szént, neont és a nitrogént tartalmazták. Ezek és más elemek különbözô kapcsolódásaiból, molekuláiból alakultak ki a bolygók, így a Földünk szerkezete is. A természetben a hegyek, a völgyek, a folyók, a tavak, az élôlények is anyagok sokaságából áll. Az emberi szervezet is anyagokból tevôdik össze. Testünket fehérje-, szénhidrát-, zsír- és vízmolekulák építik fel. A különbözô anyagok egymással kölcsönhatásban vannak. A kölcsönhatás akkor jön létre, ha az anyagok egymással vagy valamilyen mezôvel (mágneses, elektromos, gravitációs) érintkeznek. Ez a jelenség az anyagok állandó mozgását, változását, átalakulását idézi elô. 1. Írj példát a levegô mozgására! A víz átalakulására: A szén átváltozására: Az anyagok sokfélék lehetnek. Tulajdonságaik alapján különböztetjük meg ôket. Az anyagok megjelenési formái között a legszembetûnôbb különbség a halmazállapotuk. A legtöbb anyag lehet szilárd, folyékony vagy gáz-halmazállapotú. Vannak olyan anyagok, melyeknek egyféle összetevôi vannak, ilyenek a kristályok. A legtöbb anyag többféle összetevôt tartalmaz. Például a kôzetek, ötvözetek. 9

8 Ember és természet Az anyagok tulajdonságainak és a velük kapcsolatos jelenségeknek a tanulmányozását megfigyeléssel kell elkezdeni. 2. Melegíts jégkockát fôzôpohárban! Tégy egy jégkockát egy tálcára is, és tartsd szobahômérsékleten!figyeld meg, majd írd le, mit tapasztalsz! 3. Tégy egy fôzôpohár hideg vízbe és egy pohár meleg vízbe egy kanál cukrot! Keverd el! Mit tapasztalsz? 4. Tégy egy-két szem babot két átnedvesített vattakorong közé! Tartsd nedves állapotban, majd két-három nap múlva nézd meg, mi történt! Írd le tapasztalataidat! Az anyagok tulajdonságait legegyszerûbben érzékszerveink segítségével ismerhetjük meg. 10 Vannak olyan anyagok, amelyeket szabad szemmel nem látunk (pl. a levegô), vannak olyanok is, amiket bár látjuk, de nem tudunk megfogni (pl. a füst).

9 Bevezetés 5. Sorolj fel olyan anyagokat, amelyek szabad szemmel láthatók: szabad szemmel nem láthatók: 6. Írj példát az anyagokra a következô felosztás szerint! Élô: Élettelen: Természetes: Mesterséges: Látható: Nem látható: Színes: Színtelen: 7. Válogasd szét a következô szavakat az adott szempont szerint! színes, folyékony, vas, áttetszô, meleg, levegô, mozgás, víz, égés, hôvezetés Anyag Tulajdonság Változás Az anyagok tulajdonságai megváltozhatnak, a természet is változik, az ember is átalakítja. Ez a változtatás, átalakítás lehet építô és romboló. Bryce-kanyon (USA) Las Vegas 11

10 Ember és természet 8. Írj példát a természet hasznos és káros változására, átalakítására! Hasznos: Káros: Az anyagok tulajdonságaival és ezek változásaival a fizika foglalkozik. Az anyagok, a fizikai jelenségek mérhetô tulajdonságokkal rendelkeznek. A mérhetô tulajdonságokat fizikai mennyiségeknek nevezzük. Ilyen fizikai mennyiség lehet pl. valaminek a hosszúsága, a tömege vagy a sebessége. A fizikai mennyiségeknél mérôszámot és mértékegységet adunk meg. A mérôszám megmutatja, hogy az adott fizikai mennyiség hányszorosa a mértékegységnek. Például: 6 méter zsineg esetén a 6 a mérôszám, a méter a mértékegység. Mérôszám mértékegység = fizikai mennyiség A fenti példa esetében 6-szor veszem az 1 métert. A Föld más-más vidékein élô népek hagyományainak megfelelô mértékeket használtak. 9. Mit mérhettek arasszal, hüvelykkel, rôffel? Minek a mértékegysége lehetett az akó, véka, ice? A tudomány és a kereskedelem fejlôdése szükségessé tette, hogy egy korszerû, egységes mértékrendszer jöjjön létre. A mértékrendszer egységesítésérôl már a 19. században is kötöttek megállapodásokat. Ekkor határozták meg azokat az alapegységeket, melyek nemzetközileg használhatók. Magyarországon 1976-tól kötelezô a nemzetközi mértékrendszer, az SI (System International) használata. Valamennyi fizikai mennyiséghez egységes jelek, szimbólumok tartoznak. Például a hosszúság az l, az idô a t, a sebesség a v, a sugár az r. A jelöléseknél fontos a kis- és nagybetûk megkülönböztetése! 10. Milyen betûkkel jelölik a matematikában a síkidomok oldalait és csúcsait? 12

11 Bevezetés 11. Rajzolj le egy háromszöget, jelöld csúcsait, szögeit és oldalait! Mérd meg a síkidom oldalainak hosszát! a = b = c = mm mm mm 12. Becsüld meg a lakóhelyed és az iskolád távolságát, fejezd ki méterben, kilométerben! 13. Becsüld meg, menyi idô alatt érsz az iskoládba! Ellenôrizd méréssel is! 14. Mérd meg az iskolatáskád tömegét! Fejezd ki grammban, dekagrammban, kilogrammban! 15. Mérd meg testsúlyod reggel és este! Mennyi a különbség? 13

12 Ember és természet 14 A természettudomány kémiai alapjainak a megismerése A környezetünket, beleértve az embereket is, természetnek, a természet megismerésével foglalkozó tudományokat pedig természettudománynak nevezzük. A természet folyamatai, kölcsönhatásai igen összetettek. A vizsgálatuk során váltak külön az egyes tudományterületek, így a biológia, földrajz, fizika és a kémia. A kölcsönhatások összetettsége utal arra, hogy bizonyos változásokat akkor ismerhetünk meg megfelelôen, ha több tudományterületrôl közelítjük meg. A kémia és a fizika is foglalkozik az atomok szerkezetével, de az atomok közötti kötéssel jellemzôbben a kémia. Az anyagcsere-folyamatok, a légzés, a fotoszintézis, a molekuláris biológia folyamatainak a megértéséhez is szükséges a kémia tudományának ismerete. Tudjuk, hogy a madarak és az emlôsállatok testhômérséklete viszonylag állandó, nem változik a környezetének hômérséklet-változásaival. A különbözô mozgásformák kapcsolatait, a tudományágak közötti átfedéseket fejezik ki fizikai kémia, a biokémia, biofizika, geokémia stb. fogalmak. A mai társadalomnak nagy szüksége van arra, hogy a fizika, kémia, biológia eredményeit fel tudja használni a környezetének védelmében. A környezetszennyezésért nem a tudományágak fejlôdése, fejlettsége a felelôs, hanem a nem megfelelô ismeretekkel rendelkezô ember, aki a tudomány eredményeit helytelenül használja. Ezek az összefüggések is indokolják, hogy egy tankönyvben, de tudományáganként elkülönülve tanuljuk az Ember és természet tantárgyat. A kémia tanulásakor a természet anyagait, kölcsönhatásait, változásait a kémia oldaláról vizsgáljuk. A kémia az anyagok összetételével, szerkezetével, tulajdonságaival, változásával, átalakításával, elôállításával és felhasználásával foglalkozik. Nehéz, sôt lehetetlen elképzelni az életünket akkor, ha az ember nem lenne képes a kémia eredményeit használni. Az egyszerû tûzgyújtás, a napi ruházkodás, tisztálkodás mind összefügg a kémia tudományággal éppúgy, mint a számítógép processzorának elôállítása, a környezetszennyezô anyagok újrahasznosítása vagy az ûrtechnológia. Az anyagokat és a közöttük lévô kölcsönhatásokat megfigyeléssel, méréssel és kísérletezéssel ismerhetjük meg. A kémiának is alapvetô módszere a megfigyelés és a kísérletek végzése.

13 A tanulás során is fontos, hogy ezzel tisztában legyünk. A kísérleteinkrôl, megfigyeléseinkrôl, méréseinkrôl feljegyzést, mérési jegyzôkönyvet készítünk. A jó jegyzôkönyv segíti a tananyag elsajátítását. (A tankönyv mellékletében találod a Kísérleti, mérési jegyzôköny mintát!) A kémiai megismerésben fontos a különbözô óvórendszabályok betartása. Tanulmányozzátok az alábbi óvórendszabályokat! Bevezetés 1. Kísérletet végezni csak tanári engedéllyel és útmutatás szerint, felnôtt felügyelete mellett szabad! 2. A kísérlet leírását figyelmesen olvasd el, és annak megfelelôen tervezd meg a kísérlet elvégzését a szükséges anyagok mennyiségének figyelembevételével! 3. A kísérletezôtálcán mindig legyen száraz, tiszta rongy és víz! Ha vegyszer kerülne a kezedre, elôször mindig a száraz kendôvel töröld le, és azután mosd le bô vízzel! 4. A vegyszerekhez kézzel hozzányúlni, azokat megkóstolni, elvinni szigorúan tilos! A vegyszeres kanalat, csipeszt minden használat elôtt és után is töröld tisztára! 5. A kémcsôben levô anyagot csak kémcsôfogóba fogva, a kémcsô állandó, lassú mozgatása közben melegítsd! A kémcsô száját olyan irányba fordítsd, hogy melegítés hatására se társadra, se magadra ne fröccsenjen az anyag! 6. A vegyszerek szagát ne az üveg fölé hajolva szagold meg, hanem kezeddel legyezd magad felé a gázt! 7. A kísérlet megkezdése elôtt figyelmesen tanulmányozd az edényen használt veszélyességi piktogramokat! A piktogram hiánya nem jelenti azt, hogy az anyag veszélytelen! 8. Kísérletvégzés után alaposan moss kezet! 9. Ha bármilyen balesetet észlelsz, azonnal szólj tanárodnak! 15

14 Ember és természet A veszélyes anyagok jelölése (címkeként használatosak az Európai Közösség területén és több más országban) A veszélyességre a csomagoláson lévô veszélyfigyelmeztetések (R)*, és biztonsági tanácsok (S)* mondatai figyelmeztetnek. Mérgezõ (T) és Nagyon mérgezõ (T+) (toxic) Tûzveszélyes (F) és Fokozottan tûzveszélyes (F+) (flammable) Irritatív (ingerlõ) (Xi) és Ártalmas (Xn) (irritant, noxious) Robbanásveszélyes (E) (explosív) Égést tápláló, oxidáló (O) (oxidizing) Maró hatású (C) (corrosive) Környezeti veszély (N) 1. Sorold fel a víz érzékszervvel megfigyelhetô tulajdonságait! Érzékszerv Tulajdonságok 2. Nevezd meg a leggyakrabban használt mérôeszközöket a fotók alapján! Mi a neve? 16 Milyen mennyiséget mér? Mi a mértékegysége?

15 3. Mérd meg az alábbi anyagok (rézgálicoldat, kvarckavics, kockacukor) tömegét, térfogatát, a folyékony halmazállapotúnak a hômérsékletét is! (A hômérô és térfogatmérô eszköz skáláját szemmagasságban olvasd le!) Készíts a füzetedben mérési jegyzôkönyvet a következô szempontok alapján (melléklet): a kísérlet célja, szükséges eszközök, anyagok, a mérés eredménye, tapasztalatok, magyarázat. A rézgálicoldat hômérséklete A rézgálicoldat térfogata A kvarckavics tömege A kockacukor tömege 4. Az elôzô kísérletben mért adatok felhasználásával végezz mértékváltást! A kvarckavics tömege g dkg kg A kockacukor tömege g cg mg A rézgálicoldat térfogata cm 3 ml 5. Vizsgálj meg egy óraüvegen található, kb. 3 cm hosszúságú magnéziumszalagot (szín, szag, rugalmasság stb.)! Azután fogd meg csipesszel, és égesd el a porcelán tálka fölött! A kísérlet elvégzése elôtt tervezd meg a végrehajtás menetét, és foglald jegyzôkönyvbe a tapasztalataidat! Írd le a magnézium égéstermékének a nevét! Milyen energiaváltozást tapasztaltál? Bevezetés º C Az anyagok kémiai tulajdonságait olyan kölcsönhatásuk során ismerhetjük meg, amely során új anyag keletkezik (éghetôség, bonthatóság, kémhatás * ). Ezt a kölcsönhatást, változást kémiai változásnak *, kémiai reakciónak nevezzük (pl.: már tanultad azt is, hogy a szén égése -> egyesülés *, a víz bontása -> bomlás *, a must erjedése -> bomlás). 17