Hustota vzduchu se liší. Tam, kde je menší, je vzduch vzácnější. Pojďme zjistit, co znamená zředěný vzduch a jakými vlastnostmi se vyznačuje.
Plynový plášť Země
Vzduch je nehmotná, ale nesmírně důležitá součást naší planety. Podílí se na procesu výměny energie, podporuje všechny životně důležité funkce organismů. Podporuje přenos zvuků, zabraňuje podchlazení Země a chrání ji před nadměrným slunečním zářením.
Vzduch je vnější obal planety, který se nazývá atmosféra. Skládá se z mnoha plynů: neon, argon, vodík, metan, helium, krypton atd. Hlavní podíl tvoří kyslík a dusík, které tvoří 98 % až 99 % vzduchu.
Poměr plynů a jejich množství se může lišit. Takže kvůli výfukovým plynům automobilů a emisím továren je městský vzduch více nasycený oxidem uhličitým. V lesích, v oblastech, kde není průmysl, se množství kyslíku zvyšuje. Ale v oblasti pastvin roste podíl metanu, který krávy vylučují během trávení.
Hustota vzduchu
Hustota plynového obalu je ovlivněna mnoha faktory, v různých částech světa a v různýchliší se výškou. Vzduch s nízkou hustotou je vzácný vzduch (od slova „vzácný“). Čím je vzácnější, tím jsou jeho molekuly od sebe dále.
Hustota ukazuje, kolik vzduchu je v jednom krychlovém metru objemu. Norma pro tuto hodnotu je 1,293 kilogramů na metr krychlový za normálních podmínek a suchého vzduchu.
Ve fyzikální vědě je obvyklé rozlišovat mezi specifickou a hmotnostní hustotou. Specifické určuje, kolik vzduchu váží jeden metr krychlový. Závisí to na zeměpisné šířce a setrvačnosti rotace planety. Hmotnost je určena na základě barometrického tlaku, absolutní teploty a specifické plynové konstanty.
Hlavní vzorce výskytu a principy vzácného vzduchu jsou popsány zákonem Gay-Lussac a Boyle-Mariotte. Podle nich platí, že čím vyšší teplota a nižší tlak, tím je vzduch vzácnější. Zároveň je důležitá i jeho vlhkost: s jejím nárůstem hustota klesá.
Rarifikovaný vzduch a nadmořská výška
Přitažlivá síla Země, podobně jako magnet, přitahuje všechna těla, která má k dispozici. Proto chodíme a ne chaoticky se vznášíme v prostoru. Proto se na dně shromažďuje více molekul hmoty, což znamená, že její hustota a tlak jsou také vyšší u zemského povrchu. Čím dále od něj, tím méně jsou tyto ukazatele.
Všimli jste si, že když stoupáte do velkých výšek, například v horách, hůře se vám dýchá? To vše kvůli vzácnému vzduchu. S nadmořskou výškou celkový obsah kyslíku v jednom litruje méně vzduchu. Nesytí správně krev a máme potíže s dýcháním.
Výška Mount Everestu je 8488 metrů. Na jeho vrcholu je hustota vzduchu jedna třetina standardní hustoty na hladině moře. Změny si člověk všimne již ve výšce 1500 až 2500 metrů. Kromě toho je změna hustoty a tlaku pociťována akutněji a již představuje potenciální zdravotní riziko.
Nejvzácnější vzduch je charakteristický pro exosféru – vnější vrstvu atmosféry. Začíná z výšky 500-1000 kilometrů nad zemským povrchem. Plynule přechází do otevřeného prostoru, kde se prostor blíží stavu vakua. Tlak a hustota plynu ve vesmíru je velmi nízká.
Helikoptéra a řídký vzduch
Hodně záleží na hustotě vzduchu. Například definuje „strop“pro zvedání nad zemský povrch. Pro člověka je to deset tisíc metrů. Ale k vystoupání tak vysoko je potřeba dlouhá příprava.
Letadla mají také své limity. U vrtulníků je to asi 6 tisíc metrů. Mnohem méně než letadla. Vše je vysvětleno konstrukčními prvky a principy fungování tohoto "ptáka".
Helikoptéra získává vztlak pomocí vrtulí. Otáčejí se a rozdělují vzduch na dva proudy: nad nimi a pod nimi. V horní části se vzduch pohybuje ve směru šroubů, ve spodní části - proti. Hustota pod křídlem zařízení se tak stává větší než nad ním. Zdá se, že se vrtulník opírá o vzducha vzlétne.
Zředěný vzduch vám neumožňuje vytvořit požadovaný tlak. Za takových podmínek bude nutné velmi zvýšit výkon motoru a otáčky vrtulí, což samotné materiály nevydrží. Vrtulníky zpravidla létají v hustším vzduchu ve výškách 3-4 tisíce metrů. Pouze jednou pilot Jean Boulet zvedl svůj vůz na 12,5 tisíce metrů, ale motor začal hořet.
