Gęstość powietrza jest różna. Tam, gdzie jest mniejszy, powietrze jest rozrzedzone. Przekonajmy się, co oznacza powietrze rozrzedzone i jakimi cechami się charakteryzuje.
Ziemska skorupa gazowa
Powietrze jest niematerialnym, ale niezwykle ważnym składnikiem naszej planety. Uczestniczy w procesie wymiany energii, wspierając wszystkie funkcje życiowe organizmów. Sprzyja przekazywaniu dźwięków, zapobiega wychłodzeniu Ziemi i chroni ją przed nadmiernym promieniowaniem słonecznym.
Powietrze to zewnętrzna powłoka planety, zwana atmosferą. Składa się z wielu gazów: neonu, argonu, wodoru, metanu, helu, kryptonu itp. Główny udział to tlen i azot, które stanowią od 98% do 99% powietrza.
Proporcja gazów i ich ilość mogą się różnić. Tak więc z powodu spalin samochodowych i emisji z fabryk powietrze miejskie jest bardziej nasycone dwutlenkiem węgla. W lasach, na obszarach, na których nie ma przemysłu, wzrasta ilość tlenu. Jednak na pastwiskach rośnie proporcja metanu wydzielanego przez krowy podczas trawienia.
Gęstość powietrza
Gęstość otoczki gazowej zależy od wielu czynników, w różnych częściach świata i w różnychróżni się wysokością. Powietrze o niskiej gęstości to powietrze rozrzedzone (od słowa „rzadki”). Im rzadsze, tym dalej od siebie znajdują się jego cząsteczki.
Gęstość pokazuje, ile powietrza znajduje się w jednym metrze sześciennym objętości. Standardem dla tej wartości jest 1.293 kilogramów na metr sześcienny w normalnych warunkach i suchym powietrzu.
W naukach fizycznych zwyczajowo rozróżnia się gęstość właściwą i gęstość masową. Specyficzny określa, ile powietrza waży w jednym metrze sześciennym. Zależy to od szerokości geograficznej i bezwładności od obrotu planety. Masa jest określana na podstawie ciśnienia atmosferycznego, temperatury bezwzględnej i właściwej stałej gazowej.
Główne wzory występowania i zasady rozrzedzenia powietrza są opisane przez prawo Gay-Lussaca i Boyle-Mariotte. Według nich im wyższa temperatura i im niższe ciśnienie, tym rzadsze powietrze. Jednocześnie ważna jest również jego wilgotność: wraz z jej wzrostem gęstość spada.
Rozrzedzone powietrze i wysokość
Siła przyciągania Ziemi, jak magnes, przyciąga do siebie wszystkie dostępne jej ciała. Dlatego chodzimy, a nie chaotycznie unosimy się w przestrzeni. W związku z tym na dnie gromadzi się więcej cząsteczek materii, co oznacza, że jej gęstość i ciśnienie są również wyższe na powierzchni ziemi. Im dalej od niego, tym mniej tych wskaźników.
Czy zauważyłeś, że kiedy wspinasz się na duże wysokości, na przykład w góry, oddychanie staje się trudniejsze? Wszystko z powodu rozrzedzonego powietrza. Z wysokością całkowita zawartość tlenu w jednym litrzejest mniej powietrza. Nie nasyca prawidłowo krwi i mamy trudności z oddychaniem.
Wysokość Mount Everestu wynosi 8488 metrów. Na szczycie gęstość powietrza wynosi jedną trzecią standardowej gęstości na poziomie morza. Człowiek może zauważyć zmiany już na wysokości od 1500 do 2500 metrów. Co więcej, zmiana gęstości i ciśnienia jest bardziej odczuwalna i już stanowi potencjalne zagrożenie dla zdrowia.
Najbardziej rozrzedzone powietrze jest charakterystyczne dla egzosfery – zewnętrznej warstwy atmosfery. Zaczyna się na wysokości 500-1000 kilometrów nad powierzchnią ziemi. Płynnie przechodzi w otwartą przestrzeń, gdzie przestrzeń jest zbliżona do stanu próżni. Ciśnienie i gęstość gazu w kosmosie są bardzo niskie.
Helikopter i rozrzedzone powietrze
Wiele zależy od gęstości powietrza. Na przykład definiuje „sufit” do podnoszenia ponad powierzchnię ziemi. Dla osoby to dziesięć tysięcy metrów. Ale aby wspiąć się tak wysoko, potrzebne są długie przygotowania.
Samolot również ma swoje ograniczenia. W przypadku śmigłowców jest to około 6 tysięcy metrów. Dużo mniej niż samoloty. Wszystko wyjaśniają cechy konstrukcyjne i zasady działania tego "ptaka".
Śmigłowiec zyskuje siłę nośną dzięki śmigłom. Kręcą się, dzieląc powietrze na dwa strumienie: nad nimi i pod nimi. W górnej części powietrze porusza się w kierunku śrub, w dolnej - przeciw. W ten sposób gęstość pod skrzydłem aparatu staje się większa niż nad nim. Śmigłowiec wydaje się wisieć w powietrzu podi startuje.
Rozrzedzone powietrze nie pozwala na wytworzenie pożądanego ciśnienia. W takich warunkach konieczne będzie znaczne zwiększenie mocy silnika i prędkości śmigieł, czego same materiały nie wytrzymają. Z reguły helikoptery latają w gęstszym powietrzu na wysokości 3-4 tysięcy metrów. Tylko raz pilot Jean Boulet podniósł swój samochód na 12,5 tys. metrów, jednak silnik się zapalił.
