Sains notesnota, bab 7
Udara
Notes made with reference toNota dibuat dengan rujukan kepada TextbookBuku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), pageshalaman 194–218
What this chapter coversMatlamat bab ini
- Saya boleh merancang dan merekodkan aktiviti untuk menentukan komposisi udara, dan mencerakinkan komposisi udara daripada carta pai (7.1)
- Saya boleh menjelaskan bahawa udara ialah campuran dan mewajarkan kepentingan gas oksigen, karbon dioksida, nitrogen dan gas nadir dalam kehidupan harian (7.1)
- Saya boleh menghargai kitar karbon dan kitar oksigen dalam mengekalkan kandungan gas dalam udara, dan menyelesaikan masalah apabila kitar tersebut terganggu (7.1)
- Saya boleh merumuskan tiga syarat untuk berlakunya pembakaran dan menghubungkaitkannya dengan prinsip pembuatan alat pemadam api (7.2)
- Saya boleh mengamalkan sikap berjaga-jaga bagi mengelakkan kebakaran (7.2)
- Saya boleh mentakrifkan pencemaran udara dan bahan pencemar udara, serta berkomunikasi tentang bahan pencemar dan punca-puncanya (7.3)
- Saya boleh mewajarkan langkah untuk mencegah dan mengawal pencemaran udara, dan menyelesaikan masalah kesan buruk pencemaran udara (7.3)
7.1Komposisi udara
Udara mempunyai jisim dan memenuhi ruang (Bab 5). Semua benda hidup memerlukan udara untuk kelangsungan hidup. Udara yang bersih tidak mempunyai warna dan bau, jadi kita tidak dapat melihatnya walaupun ia mengandungi banyak bahan.
Udara ialah campuran beberapa jenis gas, iaitu nitrogen (78%), oksigen (21%), karbon dioksida (0.03%) dan gas nadir (0.97%) seperti helium, neon, argon, kripton dan xenon.
Udara juga mengandungi mikroorganisma, wap air dan habuk. Kuantitinya kecil dan sering berubah, bergantung pada masa dan tempat. Contohnya, wap air di kawasan hutan atau selepas hujan lebih banyak berbanding hari panas di kawasan gurun. Penyakit seperti selesema dan batuk disebabkan oleh mikroorganisma dalam udara.
Susunan daripada paling banyak: Nitrogen 78 → Oksigen 21 → gas nadir 0.97 → Karbon dioksida 0.03. Jumlahnya 100%.
Menentukan peratusan oksigen dalam udara (Aktiviti 7.1)
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 197 (Rajah 7.2).
- Lilin yang menyala ditelungkupkan dengan balang gas yang berada dalam air.
- Lilin menggunakan oksigen dalam balang gas semasa terbakar.
- Apabila oksigen habis, api lilin padam.
- Air naik ke dalam balang gas untuk menggantikan oksigen yang telah digunakan.
- Air naik sebanyak satu perlima balang gas, maka udara mengandungi kira-kira 20% oksigen. Hal ini demikian kerana hanya oksigen dalam udara digunakan untuk pembakaran lilin.
Contoh pengiraan
Isi padu udara dalam balang gas = 500 cm3. Selepas api padam, 400 cm3 gas tinggal.Oksigen yang digunakan = 500 − 400 = 100 cm3. Peratusan oksigen = 100 ÷ 500 × 100 = 20%.
Adakah udara suatu campuran?
Udara ialah campuran kerana komponen udara boleh diasingkan melalui kaedah fizikal, iaitu penyulingan berperingkat (mengasingkan campuran kepada pecahan yang berlainan takat didih melalui pendidihan dan kondensasi semula).
Menyatakan udara ialah sebatian. Gas dalam udara tidak bergabung secara kimia dan setiap gas masih menunjukkan sifat asalnya apabila diasingkan.
Kepentingan gas dalam kehidupan harian
| Gas | Kepentingan |
|---|---|
| Oksigen | Pernafasan; pembakaran enjin roket pada altitud tinggi; kimpalan dan pemotongan logam dalam industri; penyediaan pelbagai sebatian |
| Karbon dioksida | Fotosintesis; pembuatan minuman berkarbonat; alat pemadam api; kitar karbon |
| Nitrogen | Penghasilan asid nitrik dan ammonia (baja bernitrogen); kitar nitrogen; nitrogen cecair sebagai agen penyejuk beku |
| Gas nadir | Helium mengisi belon udara dan belon kaji cuaca; neon digunakan dalam lampu iklan; argon mengisi mentol |
Rajah 7.5, buku teks m.s. 199.
Gas manakah mengisi belon kaji cuaca dan gas manakah mengisi mentol?
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Helium mengisi belon kaji cuaca; argon mengisi mentol. Kedua-duanya gas nadir.
Kitar karbon
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 200 (Rajah 7.6).
Kitar karbon ialah kitar yang mengekalkan kandungan karbon dioksida dalam udara dengan mengambil karbon dioksida dari udara dan mengembalikannya semula ke udara secara berterusan.
- Tumbuhan hijau mengambil karbon dioksida melalui fotosintesis.
- Haiwan yang memakan tumbuhan memperoleh unsur karbon daripadanya.
- Semasa respirasi, tumbuhan dan haiwan membebaskan karbon dioksida.
- Apabila mati, tumbuhan dan haiwan mereput. Pereputan oleh bakteria dan kulat dalam tanah membebaskan karbon dioksida.
- Pembakaran bahan api fosil (arang batu, gas asli, petroleum) juga membebaskan karbon dioksida.
- Pereputan, pembakaran dan respirasi diseimbangkan oleh fotosintesis.
Kitar oksigen
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 201 (Rajah 7.7).
Kitar oksigen ialah kitar yang melibatkan pengambilan oksigen daripada udara dan pengembalian oksigen semula ke udara secara berterusan. Oksigen yang diperlukan untuk respirasi, pengaratan, pembakaran dan pereputan diperoleh daripada hasil fotosintesis.
Fotosintesis ialah satu-satunya proses yang menggunakan karbon dioksida dan membebaskan oksigen. Respirasi, pembakaran dan pereputan menggunakan oksigen dan membebaskan karbon dioksida; pengaratan hanya menggunakan oksigen.
Gangguan kepada kitar dan langkah mengelakkannya
Aktiviti manusia seperti penebangan pokok, pembakaran terbuka dan penggunaan racun serangga secara tidak terkawal meningkatkan gas karbon dioksida dan mengganggu kitar karbon dan kitar oksigen. Kesannya ialah pemanasan global dan kesan rumah hijau; tanah yang subur boleh menjadi kontang.
| Jangan | Lakukan |
|---|---|
| Pembalakan haram | Menanam semula pokok |
| Pembakaran hutan | Mengelakkan pembebasan asap kenderaan yang berlebihan |
| Penggunaan racun serangga yang berleluasa | Mengelakkan aktiviti yang merosakkan udara |
Gambar foto 7.4, buku teks m.s. 203.
Terangkan mengapa penebangan hutan yang luas meningkatkan karbon dioksida dalam udara.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Pokok mengambil karbon dioksida untuk fotosintesis. Apabila pokok berkurang, kurang karbon dioksida diserap, sedangkan respirasi, pereputan dan pembakaran terus membebaskannya, maka kandungannya dalam udara meningkat.
7.2Pembakaran
Pembakaran ialah tindak balas yang berlaku apabila suatu bahan dipanaskan dengan kehadiran oksigen dan membebaskan tenaga haba dan tenaga cahaya.
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 204 (Rajah 7.8).
Pembakaran memerlukan ketiga-tiga syarat: bahan api (kayu, lilin, kertas), oksigen (daripada udara) dan haba. Pembakaran boleh dielakkan jika kita menyingkirkan salah satu syarat. Meniup lilin menyingkirkan oksigen di sekeliling api.
Membuktikan syarat pembakaran (Aktiviti 7.3)
| Syarat | Kaedah | Pemerhatian dan kesimpulan |
|---|---|---|
| Bahan api | Letakkan rod kaca, kayu, lilin dan batu pada nyalaan api penunu Bunsen | Kayu dan lilin terbakar (bahan api); rod kaca dan batu tidak (bukan bahan api). Bahan api diperlukan. |
| Oksigen | Telungkupkan balang gas di atas lilin X; lilin Y dibiarkan terbuka | Lilin X padam terlebih dahulu kerana oksigen dalam balang gas habis; lilin Y terus mendapat oksigen. Oksigen diperlukan. |
| Haba | Nyalakan mancis P (disimpan dalam bahagian penyejuk beku peti sejuk) dan mancis Q (suhu bilik) | Mancis P sukar menyala. Haba diperlukan. |
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 205 (Rajah 7.9).
Alat pemadam api
Alat pemadam api ialah alat perlindungan kebakaran untuk memadamkan atau mengawal kebakaran kecil. Bahan di dalamnya berbeza mengikut jenis kebakaran.
| Bahan yang terbakar | Contoh bahan | Alat pemadam api |
|---|---|---|
| Pepejal | Kayu, kain, kertas | Air, serbuk kering |
| Cecair | Minyak, varnis, cat | Busa, serbuk kering, karbon dioksida |
| Gas | Propana, asetilena, metana | Busa, serbuk kering, karbon dioksida |
| Logam | Kalium, natrium, magnesium, kalsium | Serbuk kering, pasir kering |
Jadual 7.1, buku teks m.s. 206.
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 206 (Sains dan Saya).
Memadamkan kebakaran minyak dengan air. Air lebih tumpat daripada minyak dan akan tenggelam di bawah minyak, jadi api tidak terpadam. Gunakan busa.
Prinsip pemadaman api
Setiap teknik menyingkirkan satu syarat pembakaran:
| Teknik | Cara | Syarat disingkirkan |
|---|---|---|
| Menyelimuti | Memutuskan hubungan bahan bakar dengan oksigen: tutup dengan selimut api, karung basah, lumpur, pasir, tanah atau busa | Oksigen |
| Mendinginkan | Mendinginkan permukaan bahan terbakar dengan menyemburkan air atau lapisan karbon dioksida | Haba |
| Mengurangkan bahan bakar | Memisahkan benda yang terbakar, menjauhkan benda yang belum terbakar, menutup punca bekalan gas atau minyak | Bahan api |
Selimut api diperbuat daripada bahan kalis api. Ia menutupi api dan menghalang oksigen masuk ke bawah selimut sehingga api terpadam.
Sikap berjaga-jaga untuk mengelakkan kebakaran
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 207 (Rajah 7.11).
- Jauhkan bahan yang mudah terbakar daripada api.
- Simpan mancis dan pemetik api di tempat yang selamat.
- Sentiasa peka terhadap barangan elektrik yang digunakan; jangan meletakkan terlalu banyak beban pada satu sumber elektrik.
- Jangan membuang puntung rokok ketika apinya masih menyala.
- Pasang alat pengesan asap dan penggera kebakaran di rumah.
Mengapakah logam seperti kalium dan natrium disimpan dalam minyak parafin?
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Logam itu sangat reaktif dan boleh terbakar apabila terdedah kepada udara. Minyak parafin menghalang logam daripada bersentuhan dengan oksigen dalam udara.
7.3Pencemaran udara
Pencemaran udara ialah keadaan yang melibatkan kehadiran sebarang bahan pencemar dalam udara. Keadaan ini boleh menyebabkan kemudaratan dan ketidakselesaan kepada manusia atau organisma hidup lain serta merosakkan alam sekitar apabila dibebaskan ke atmosfera.
Punca bahan pencemar
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), m.s. 209 (Rajah 7.12).
| Punca | Bahan pencemar |
|---|---|
| Ekzos kenderaan, kilang | Asap, jelaga, habuk, karbon monoksida, sulfur dioksida, nitrogen dioksida, plumbum |
| Pembakaran terbuka, rokok, kebakaran hutan | Habuk, jelaga, asap, zarah logam |
| Tapak pembinaan, kilang asbestos, kuari batu kapur | Habuk dan debu |
| Loji kuasa nuklear | Bahan radioaktif |
| Aktiviti pertanian dan perladangan | Bahan semburan pestisid, baja kimia |
| Alat pendingin udara, peti sejuk, semburan aerosol, kilang elektronik | Klorofluorokarbon (CFC) |
Indeks Pencemaran Udara (IPU)
Jerebu daripada pembakaran terbuka telah menjejaskan Malaysia dan beberapa negara Asia Tenggara. IPU memberitahu tahap pencemaran udara supaya orang ramai mengikut nasihat kesihatan pihak berkuasa.
| IPU | Tahap pencemaran |
|---|---|
| 0 – 50 | Baik |
| 51 – 100 | Sederhana |
| 101 – 200 | Tidak sihat |
| 201 – 300 | Sangat tidak sihat |
| Lebih daripada 300 | Berbahaya |
Jadual 1, buku teks m.s. 195.
Kesan buruk pencemaran udara
| Terjejas | Kesan |
|---|---|
| Kesihatan manusia | Asap dan jelaga menyebabkan masalah kesesakan nafas; sulfur dioksida menyebabkan penyakit saluran pernafasan; karbon monoksida menyebabkan sakit kepala, kerencatan akal atau membawa maut; zarah asbestos menyebabkan kanser peparu; zarah plumbum menyebabkan kerencatan akal pada kanak-kanak dan bayi |
| Bangunan dan infrastruktur | Habuk dan jelaga mengotorkan bangunan; hujan asid mengakis struktur konkrit dan batu kapur serta mempercepat pengaratan besi |
| Tumbuhan dan haiwan | Hujan asid menyebabkan tanah berasid dan kurang subur, dan sumber air berasid tidak sesuai untuk hidupan akuatik; asap dan jerebu mengurangkan cahaya matahari sampai ke Bumi sehingga kadar fotosintesis rendah |
| Iklim Bumi | Pembebasan asap menyebabkan jerebu; karbon dioksida berlebihan menyebabkan kesan rumah hijau; CFC berlebihan menyebabkan penipisan lapisan ozon; sulfur dioksida dan nitrogen dioksida menyebabkan hujan asid |
Rajah 7.13(a), buku teks m.s. 210.
Padankan: karbon dioksida → kesan rumah hijau; sulfur dioksida / nitrogen dioksida → hujan asid; CFC → penipisan lapisan ozon; karbon monoksida → sakit kepala, boleh membawa maut.
Mencampuradukkan karbon dioksida (CO2, kesan rumah hijau) dengan karbon monoksida (CO, beracun, daripada ekzos kenderaan).
Mencegah dan mengawal pencemaran udara
| Cara | Contoh |
|---|---|
| Undang-undang | Denda perokok di kawasan larangan, individu yang melakukan pembakaran terbuka dan pemandu kenderaan yang ekzosnya mengeluarkan asap berlebihan; tidak membenarkan kilang dibangunkan di kawasan perumahan |
| Pendidikan | Pendidikan di sekolah tentang pencemaran udara; program antimerokok; galakan berjalan kaki atau menunggang basikal; galakan menggunakan pengangkutan awam atau berkongsi kereta |
| Sains dan teknologi | Kenderaan hibrid; peti sejuk menggunakan hidroklorofluorokarbon (HCFC) menggantikan CFC; penapis cerobong asap di kilang; penukar bermangkin pada kenderaan bermotor; kawalan biologi menggantikan pestisid |
Rajah 7.13(b), buku teks m.s. 211.
Nyatakan tiga kepentingan mengekalkan udara supaya sentiasa bersih.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Kesihatan manusia lebih terjamin; kos membaiki bangunan akibat hujan asid dapat dikurangkan; iklim Bumi berada dalam keadaan yang baik (Jawapan Praktis Formatif 7.3, m.s. 282).
Ringkasan
| Ingat | Fakta penting |
|---|---|
| Komposisi udara | Nitrogen 78%, oksigen 21%, karbon dioksida 0.03%, gas nadir dan lain-lain 0.97% |
| Udara ialah campuran | Komponen diasingkan melalui kaedah fizikal (penyulingan berperingkat) |
| Gas nadir | Helium: belon; neon: lampu iklan; argon: mentol |
| Kitar karbon dan oksigen | Fotosintesis menggunakan CO2 dan membebaskan O2; respirasi, pembakaran, pereputan (dan pengaratan) menggunakan O2 |
| Pembakaran | Bahan api, oksigen dan haba; membebaskan haba dan cahaya |
| Memadamkan api | Menyelimuti (oksigen), mendinginkan (haba), mengurangkan bahan bakar (bahan api); minyak: busa; logam: serbuk kering, pasir kering |
| Pencemaran udara | CO2 → kesan rumah hijau, SO2/NO2 → hujan asid, CFC → penipisan ozon |
| IPU | 0–50 baik, 51–100 sederhana, 101–200 tidak sihat, 201–300 sangat tidak sihat, >300 berbahaya |