Koliko tehta zrak? Ali ima zrak težo? Zrak in malo teže

Ker imajo plini težo, se atmosfera zaradi sile gravitacije ne razprši v vesolju, ampak se obdaja Zemljo in vrti z njo. Na vsak kvadratni meter na gladini oceana masa zraka izvaja pritisk, ki je enak 10333 kg. Z drugimi besedami, koliko tehta stolpec zraka s presekom 1? m 2 in višino od gladine oceana do zgornje meje ozračja. Teža 1 m 3 zraka na gladini oceana je približno 1,03kg,

Na dnu zračnega oceana nevidni, a občuteni zrak pritiska na vsak kvadratni centimeter površine s silo 1033 G. Kakšen pritisk doživlja naše telo? Očitno, če je zunanja površina človeškega telesa v povprečju približno 12.000-15.000 s m 2, takrat bo zračni tlak na njem približno 12.000-15.000 kg, ali 12-15 T. Vendar pa telo te teže ne čuti, saj se zunanji zračni tlak uravnoteži s pritiskom v telesu. Življenje na Zemlji je prilagojeno prav temu pritisku. Zato se pri vzponu na velike nadmorske višine dobro počutje osebe poslabša ne le zaradi pomanjkanja kisika, temveč tudi zaradi znatnega zmanjšanja pritiska redčenega okolja.

Mimogrede, poskusi v tlačni komori so pokazali, da bolj kot je organizem kompleksen, težje prenaša nizek zračni tlak. Na primer, predstavnik hladnokrvnih živali je žaba na nadmorski višini 20-30 km rešuje življenje za nekaj ur, oseba pa se hitro dvigne na višino 7-8 km običajno izgubi zavest 8-10 minut po vstajanju. Na nadmorski višini 15-16 km, Tudi če oseba diha samo kisik, zaradi nizkega tlaka v nekaj sekundah pride do stradanja kisika. Pri nizkem atmosferskem tlaku začne kri vreti. Znano je, da čim nižji je pritisk, tem hitreje voda zavre. V gorah na primer voda ne vre pri 100°, ampak pri nižji temperaturi. Na nadmorski višini okoli 20 km voda vre pri temperaturi 37° nad ničlo. Na tej višini vre tudi kri. Zato so med vesoljskim poletom človeku zagotovljeni ustrezni fiziološki in higienski pogoji. V hermetični kabini vesoljskega plovila se ustvari normalen tlak in bolj ali manj stalna temperatura zraka, astronavt je zaščiten pred hrupom in vibracijami, zagotovljeno mu je udobno delovno mesto, dobra osvetlitev itd.

Zračni tlak se meri v milimetrih živega srebra z živosrebrnim ali kovinskim barometrom. Tlak je običajno izražen v tisočinkah bara, to je v milibarih. Povprečni tlak na morski gladini, izražen v milibarih, je 1013,3. Zračni tlak 1000 mb enakovreden tlaku živosrebrovega stebra višine 750,1 mm. Za pretvorbo milimetrov v milibare se običajno uporablja pretvorbeni faktor 4/3 (tabela 1).

Hkrati z zmanjševanjem gostote zraka z nadmorsko višino hitro pada tudi atmosferski tlak. Zato je kljub velikemu navpičnemu obsegu ozračja polovica njegove mase skoncentrirana v prvih 5-6 km. Tlak na tej ravni je samo 500 mb, torej pol manj kot na morski gladini. V stolpcu zraka približno 16 km koncentriranih 0,9 od skupnega

masa ozračja. Tlak na tej ravni je 100 mb, in na nadmorski višini 40 km - samo 2.4mb.

Zmanjšanje atmosferskega tlaka z nadmorsko višino lahko označimo z navpičnim gradientom tlaka ali tako imenovanim tlačnim korakom. Stopnja tlaka- navpična razdalja (v metrih), pri kateri se atmosferski tlak spremeni za enoto (za 1 mb). Velikost ravni tlaka je drugačna. Odvisno je od nadmorske višine in temperature zraka. V površinski plasti pri tlaku 1000 mb in temperaturo 0°, nivo tlaka je 8 m. To pomeni, da za vsakih 8 m dvig tlaka se zmanjša za 1 mb. V plasti s tlakom 600-500 mb, kar ustreza višinam približno 4,5-5,5 km, nivo tlaka je 13 m, v plasti s tlakom 100-200 mb- 40 m.

Vrednost tlačnega koraka je priročno uporabiti za približne izračune sprememb tlaka z nadmorsko višino. Na primer, enostavno je določiti razliko med zračnim tlakom v 1. in 25. nadstropju visoke stavbe. Z razliko v višini navedenih nadstropij 90 m, zračni tlak na nivoju 25. nadstropja je približno 12 mb manj kot v nivoju 1. nadstropja. Toda tudi pri dvigu s hitrim dvigalom ne čutimo razlike v tlaku. To je razloženo z dejstvom, da je sprememba tlaka približno 10-20 mb zelo malo (1-2 %) v primerjavi z normalnim atmosferskim tlakom. Povprečna dnevna sprememba tlaka, na katero je človeško telo navajeno, je majhna. V tropskih državah je približno 1 mb, in v srednjih zemljepisnih širinah - 5-6 mb. Toda v nekaterih, ne zelo redkih primerih, dnevna sprememba tlaka v srednjih zemljepisnih širinah doseže 20-30 mb in več.

Zrak je neoprijemljiva količina, ni ga mogoče otipati ali povohati, je povsod, a za človeka je neviden, ugotoviti, koliko tehta zrak, ni lahko, je pa mogoče. Če površino Zemlje, kot v otroški igri, narišemo na majhne kvadrate velikosti 1x1 cm, potem bo teža vsakega od njih enaka 1 kg, to pomeni, da 1 cm 2 atmosfere vsebuje 1 kg zraka.

Je to mogoče dokazati? Čisto. Če sestavite tehtnico iz navadnega svinčnika in dveh balonov in strukturo pritrdite na nit, bo svinčnik v ravnovesju, saj je teža obeh napihnjenih balonov enaka. Ko je eden od balonov predrt, bo prednost imela smer napihnjenega balona, ​​ker je zrak iz poškodovanega balona uhajal. Skladno s tem preprosta fizična izkušnja dokazuje, da ima zrak določeno težo. Če pa stehtate zrak na ravni površini in v gorah, se bo njegova masa izkazala za drugačno - gorski zrak je veliko lažji od tistega, ki ga dihamo ob morju. Razlogov za različne teže je več:

Teža 1 m3 zraka je 1,29 kg.

• višje kot se dviga zrak, bolj je redek, to pomeni, da visoko v gorah zračni tlak ne bo 1 kg na cm 2, ampak pol manjši, vendar se tudi vsebnost kisika, potrebnega za dihanje, zmanjša za natanko polovico. , ki lahko povzroči vrtoglavico, slabost in bolečine v ušesu;
• vsebnost vode v zraku.

Zračna mešanica vključuje:

1. Dušik – 75,5 %;

2. Kisik – 23,15 %;

3. Argon – 1,292 %;

4. Ogljikov dioksid – 0,046%;

5. Neon – 0,0014 %;

6. metan – 0,000084 %;

7. Helij – 0,000073 %;

8. kripton – 0,003 %;

9. vodik – 0,00008 %;

10. Ksenon - 0,00004%.

Količina sestavin v zraku se lahko spreminja in temu primerno se spreminja tudi masa zraka v smeri povečevanja ali zmanjševanja.

• zrak vedno vsebuje vodno paro. Fizikalni zakon pravi, da višja kot je temperatura zraka, več vode vsebuje. Ta indikator se imenuje vlažnost zraka in vpliva na njegovo težo.

V čem se meri teža zraka? Obstaja več kazalnikov, ki določajo njegovo maso.

Koliko tehta kocka zraka?

Pri temperaturi 0° Celzija je teža 1 m 3 zraka 1,29 kg. To pomeni, da če mentalno dodelite prostor v sobi z višino, širino in dolžino, ki je enaka 1 m, potem bo ta zračna kocka vsebovala točno to količino zraka.

Če ima zrak težo in težo, ki je precej opazna, zakaj človek ne čuti teže? Takšen fizikalni pojav, kot je atmosferski tlak, pomeni, da vsakega prebivalca planeta pritisne zračni stolpec, ki tehta 250 kg. Povprečna površina dlani odraslega človeka je 77 cm2. To pomeni, da ima vsak od nas v skladu s fizikalnimi zakoni na dlani 77 kg zraka! To je enakovredno dejstvu, da nenehno nosimo 5 funtne uteži v vsaki roki. V resničnem življenju tega ne zmore niti dvigovalec uteži, vendar pa se vsak od nas zlahka spopade s takšno obremenitvijo, saj atmosferski tlak pritiska z obeh strani, tako zunaj kot znotraj človeškega telesa, torej je razlika na koncu ničelna. .

Lastnosti zraka so takšne, da različno vpliva na človeško telo. Visoko v gorah ljudje zaradi pomanjkanja kisika doživljajo vidne halucinacije, v velikih globinah pa lahko kombinacija kisika in dušika v posebni mešanici - »smejalnem plinu« - ustvari občutek evforije in občutek breztežnosti.

Če poznamo te fizikalne količine, lahko izračunamo maso zemeljske atmosfere - količino zraka, ki jo gravitacijske sile zadržujejo v bližnjem zemeljskem prostoru. Zgornja meja ozračja se konča na nadmorski višini 118 km, to je, če poznate težo m 3 zraka, lahko celotno površino razdelite na zračne stebre z osnovo 1x1 m in seštejete nastalo maso takih stolpcev. Končno bo enako 5,3 * 10 na petnajsto potenco ton. Teža zračnega oklepa planeta je precej velika, vendar je le ena milijoninka celotne mase sveta. Zemljina atmosfera služi kot nekakšen tampon, ki Zemljo varuje pred neprijetnimi kozmičnimi presenečenji. Samo zaradi sončnih neviht, ki dosežejo površje planeta, atmosfera izgubi do 100 tisoč ton svoje mase na leto! Tak neviden in zanesljiv ščit je zrak.

Koliko tehta liter zraka?

Človek ne opazi, da je nenehno obdan s prozornim in skoraj nevidnim zrakom. Ali je mogoče videti ta nematerialni element ozračja? Vizualno se gibanje zračnih mas dnevno predvaja na televizijskem zaslonu - topla ali hladna fronta prinaša dolgo pričakovano segrevanje ali močno sneženje.

Kaj še vemo o zraku? Verjetno dejstvo, da je nujno potrebno za vsa živa bitja, ki živijo na planetu. Vsak dan človek vdihne in izdihne približno 20 kg zraka, od tega četrtino porabijo možgani.

Teža zraka se lahko meri v različnih fizikalnih enotah, vključno z litri. Teža enega litra zraka bo enaka 1,2930 grama pri tlaku 760 mm Hg. kolono in temperaturo 0°C. Poleg običajnega plinastega stanja lahko zrak najdemo tudi v tekoči obliki. Za prehod snovi v to agregatno stanje bo potrebna izpostavljenost ogromnemu tlaku in zelo nizkim temperaturam. Astronomi domnevajo, da obstajajo planeti, katerih površine so popolnoma prekrite s tekočim zrakom.

Viri kisika, potrebnega za človekov obstoj, so amazonski gozdovi, ki proizvedejo do 20% tega pomembnega elementa na celotnem planetu.

Gozdovi so resnično »zelena« pljuča planeta, brez katerih človekov obstoj preprosto ni mogoč. Žive sobne rastline v stanovanju torej niso le kos pohištva, temveč čistijo notranji zrak, katerega onesnaženost je več desetkrat večja kot zunanji.

Čistega zraka v velemestih že dolgo primanjkuje; onesnaženost zraka je tako velika, da so ljudje pripravljeni kupovati čist zrak. "Prodajalci zraka" so se prvič pojavili na Japonskem. Proizvajali in prodajali so čisti zrak v pločevinkah in vsak prebivalec Tokia je lahko za večerjo odprl pločevinko čistega zraka in užival v njegovi najbolj sveži aromi.

Čist zrak pomembno vpliva ne le na zdravje ljudi, ampak tudi na zdravje živali. Na onesnaženih območjih ekvatorialnih voda, v bližini območij, naseljenih s človekom, umira na desetine delfinov. Vzrok smrti sesalcev je onesnaženo ozračje; pljuča delfinov spominjajo na pljuča rudarjev, zamašena s premogovnim prahom. Prebivalci Antarktike, pingvini, so tudi zelo občutljivi na onesnaženje zraka; če zrak vsebuje veliko škodljivih nečistoč, začnejo dihati močno in občasno.

Za človeka je zelo pomemben tudi čist zrak, zato po delu v pisarni zdravniki priporočajo dnevne enourne sprehode v parku, gozdu ali zunaj mesta. Po takšni »zračni« terapiji se telesu povrne vitalnost in počutje se bistveno izboljša. Recept za to brezplačno in učinkovito zdravilo je znan že od antičnih časov, mnogi znanstveniki in vladarji so dnevne sprehode na svežem zraku šteli za obvezen ritual.

Za sodobnega mestnega prebivalca je zdravljenje z zrakom zelo pomembno: majhna porcija življenjskega zraka, ki tehta 1-2 kg, je zdravilo za številne sodobne bolezni!

Čeprav zraka okoli sebe ne čutimo, zrak ni nič. Zrak je mešanica plinov: dušik, kisik in drugi. In plini so tako kot druge snovi sestavljeni iz molekul in imajo zato majhno težo.

S poskusi je mogoče dokazati, da ima zrak težo. Na sredino približno šestdeset centimetrov dolge palice bomo pritrdili vrv, na oba konca pa bomo privezali dva enaka balona. Palico obesimo na vrvico in glejmo, da visi vodoravno. Če zdaj z iglo prebodete enega od napihnjenih balonov, bo iz njega prišel zrak, konec palice, na katero je bil privezan, pa se bo dvignil. Če prebodete drugo kroglico, bo palica ponovno zavzela vodoravni položaj.

To se zgodi, ker je v napihnjenem balonu zrak. tesnejši, in zato težji kot tisti okoli njega.

Koliko zraka tehta, je odvisno od tega, kdaj in kje se stehta. Teža zraka nad vodoravno ravnino je atmosferski tlak. Tako kot vsi predmeti okoli nas je tudi zrak podvržen gravitaciji. To je tisto, kar daje zraku težo, ki je enaka 1 kg na kvadratni centimeter. Gostota zraka je približno 1,2 kg/m 3, kar pomeni, da kocka s stranico 1 m, napolnjena z zrakom, tehta 1,2 kg.

Stolpec zraka, ki se navpično dviga nad Zemljo, se razteza nekaj sto kilometrov. To pomeni, da stolpec zraka, ki tehta približno 250 kg, pritisne na pokončno stoječo osebo, na glavo in ramena, katerih površina je približno 250 cm 2!

Tolikšne teže ne bi mogli zdržati, če se ji ne bi upiral enak pritisk v našem telesu. To nam bo pomagala razumeti naslednja izkušnja. Če z obema rokama raztegnete list papirja in nekdo na njem na eni strani pritisne s prstom, bo rezultat enak - luknja v papirju. Če pa z dvema kazalcema pritisnete na isto mesto, vendar z različnih strani, se ne bo zgodilo nič. Pritisk na obeh straneh bo enak. Enako se zgodi s tlakom zračnega stebra in protitlakom v našem telesu: enaka sta.

Mimogrede...

V vsakdanjem življenju, ko nekaj tehtamo, to počnemo v zraku in zato zanemarimo njegovo težo, saj je teža zraka v zraku enaka nič. Na primer, če stehtamo prazno bučko, bomo dobljeni rezultat šteli za težo bučke, pri čemer zanemarimo dejstvo, da je napolnjena z zrakom. Če pa bučko zapremo in iz nje izčrpamo ves zrak, dobimo povsem drugačen rezultat...