Ali ima zrak težo? Zračni tlak in teža Kolikšna je teža telesa v zraku.

Ker imajo plini težo, se atmosfera zaradi sile zemeljske gravitacije ne razprši v svetovnem prostoru, ampak se, obdajoč Zemljo, vrti z njo. Na vsak kvadratni meter na morski gladini ustvarja masa zraka tlak, ki je enak 10333 kg. Z drugimi besedami, koliko stane stolpec zraka s presekom 1 m 2 in višino od gladine oceana do vrha atmosfere. Teža 1 m 3 zraka na gladini oceana je približno 1,03kg,

Na dnu zračnega oceana, neviden, a ga čutimo, zrak pritiska na vsak kvadratni centimeter površine s silo 1033 G. Kakšen je pritisk na 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 telo te teže ne čuti, saj zunanji pritisk zrak je uravnotežen s svojim pritiskom v telesu. Življenje na Zemlji je prilagojeno temu pritisku. Zato se pri vzpenjanju na visoke nadmorske višine dobro počutje osebe poslabša ne le zaradi pomanjkanja kisika, temveč tudi zaradi znatnega zmanjšanja tlaka redkega medija.

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 v višini 20-30 km rešuje življenje več ur, oseba pa s hitrim dvigom na višino 7-8 km običajno izgubi zavest 8-10 minut po vstajanju. Na 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°C, ampak pri nižji temperaturi. Pri približno 20 km voda vre pri temperaturi 37° nad ničlo. Na tej višini vre tudi kri. Zato so pri poletu v vesolje človeku zagotovljeni ustrezni fiziološki in higienski pogoji. V kabini pod tlakom vesoljska ladja ustvarili normalen pritisk in bolj ali manj konstantno temperaturo zraka, je astronavt zaščiten pred hrupom in tresljaji, 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 ustreza tlaku 750,1 živosrebrnega stolpca mm. Za pretvorbo milimetrov v milibare se običajno uporablja pretvorbeni faktor 4 / s (tabela 1).

Skupaj z zmanjšanjem gostote zraka z višino Atmosferski tlak tudi hitro upada. 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 koncentrirano 0,9 skupaj

mase atmosfere. Tlak na tej ravni je 100 mb, in na višini 40 km - samo 2.4mb.

Zmanjšanje atmosferskega tlaka z višino lahko označimo z navpičnim gradientom tlaka ali tako imenovanim baričnim korakom. barični stadij je navpična razdalja (v metrih), na kateri se atmosferski tlak spremeni za eno enoto (za 1 mb). Vrednost baričnega koraka je drugačna. Odvisno je od nadmorske višine in od temperature zraka. V površinski plasti pri tlaku 1000 mb in pri temperaturi 0° je barični korak 8 m. To pomeni, da za vsakih 8 m dvigne, tlak pade za 1 mb. V plasti s tlakom 600-500 mb, kar ustreza višinam približno 4,5-5,5 km, barična stopnja je 13 m, v plasti s tlakom 100-200 mb- 40 m.

Vrednost baričnega koraka je priročno uporabiti za približne izračune spremembe tlaka z višino. Tako je na primer enostavno določiti razliko med zračnim tlakom v 1. in 25. nadstropju visoke stavbe. Ko je višinska razlika navedenih etaž 90 m, zračni tlak na nivoju 25. nadstropja za približno 12 mb manj kot na nivoju 1. nadstropja. Vendar pa pri vzponu tudi s hitrim dvigalom ne občutimo 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.

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 težo, čeprav majhno.

Izkušnje lahko dokazujejo, da ima zrak težo. Na sredini šestdeset centimetrov dolge palice bomo utrdili vrv, na oba konca katere bomo privezali dva enaka balona. Palico obesimo za 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 preluknjate drugo kroglico, bo palica ponovno zavzela vodoravni položaj.

To je zato, ker je zrak v napihnjenem balonu gostejši, kar pomeni, da 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.

Zračni steber, ki se navpično dviga nad Zemljo, se razteza nekaj sto kilometrov. To pomeni, da stolpec zraka, ki tehta približno 250 kg, pritisne na človeka, ki stoji naravnost, na glavo in ramena, katerega površina je približno 250 cm 2!

Takšne teže ne bi zdržali, če ji ne bi nasprotoval enak pritisk v našem telesu. To nam bo pomagala razumeti naslednja izkušnja. Če z obema rokama raztegnete list papirja in nekdo nanj pritisne s prstom z ene strani, bo rezultat enak - luknja v papirju. Če pa z dvema kazalcema pritisnete na isto mesto, vendar s različne stranke, nič se ne bo zgodilo. 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 upoštevali kot težo bučke, pri čemer zanemarimo dejstvo, da je napolnjena z zrakom. Če pa bučko hermetično zapremo in iz nje izčrpamo ves zrak, bomo dobili povsem drugačen rezultat ...

Zrak je nematerialna količina, nemogoče ga je potipati, vohati, je povsod, a za človeka je neviden, ni lahko ugotoviti, koliko tehta zrak, je pa mogoče. Če površino Zemlje, kot v otroški igri, narišemo na majhne kvadratke, velike 1x1 cm, potem bo teža vsakega od njih 1 kg, kar pomeni, da 1 cm 2 atmosfere vsebuje 1 kg zraka. .

Je mogoče dokazati? Čisto. Če sestavite tehtnico iz navadnega svinčnika in dveh balonov, tako da strukturo pritrdite na nit, bo svinčnik v ravnovesju, saj je teža obeh napihnjenih kroglic enaka. Eno od žog je vredno preluknjati, prednost bo v smeri napihnjene žoge, ker je zrak iz poškodovane žoge prišel ven. Skladno s tem preprosta fizična izkušnja dokazuje, da ima zrak določeno težo. Če pa stehtamo zrak na ravnem in v gorah, bo njegova masa drugačna - 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 ko se zrak dviga, 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 natanko za polovico. , ki lahko povzroči vrtoglavico, slabost in bolečine v ušesu;
• vsebnost vode v zraku.

Sestava zračne mešanice 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%.

Število sestavin v sestavi zraka se lahko spreminja in s tem se spreminja tudi masa zraka v smeri povečevanja ali zmanjševanja.

• Zrak vedno vsebuje vodno paro. Fizični vzorec je, da višja kot je temperatura zraka, več vode vsebuje. Ta indikator se imenuje vlažnost zraka in vpliva na njegovo težo.

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

Koliko tehta kocka zraka?

Pri temperaturi, ki je enaka 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 dovolj otipljiva, zakaj človek ne čuti teže? Takšna fizikalni pojav, kot atmosferski tlak, pomeni, da zračni stolpec, ki tehta 250 kg, pritiska na vsakega prebivalca planeta. Površina dlani odrasle osebe je v povprečju 77 cm 2. 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. AT resnično življenje tudi dvigovalec uteži tega ne zmore, vendar se vsak od nas zlahka spopade s takšno obremenitvijo, saj atmosferski tlak pritiska z obeh strani, kot od zunaj Človeško telo, od znotraj pa je razlika na koncu enaka nič.

Lastnosti zraka so takšne, da na človeško telo vpliva na različne načine. Visoko v gorah se zaradi pomanjkanja kisika pri ljudeh pojavljajo vidne halucinacije, v velikih globinah pa lahko združitev kisika in dušika v posebno mešanico - »smejalni plin« ustvari občutek evforije in občutek breztežnosti.

Če poznamo te fizikalne količine, je mogoče izračunati maso zemeljske atmosfere - količino zraka, ki jo gravitacija zadržuje v bližnjem zemeljskem prostoru. Zgornja meja ozračja se konča na višini 118 km, to je, če poznate težo m 3 zraka, lahko celotno izposojeno površino razdelite na zračne stebre z osnovo 1x1 m in seštejete nastalo maso takšnih stolpcev. Končno bo enako 5,3 * 10 na petnajsto stopinjo ton. Teža zračnega oklepa planeta je precej velika, vendar je celo le ena milijoninka celotne mase. globus. Zemljina atmosfera služi kot nekakšen blažilnik, 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, gibljivo zračne mase se dnevno predvaja na televizijskem ekranu – topli oz hladna fronta prinaša dolgo pričakovano ogrevanje ali močno sneženje.

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

Težo zraka lahko merimo v različnih fizikalnih količinah, 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 se lahko zrak pojavlja tudi v tekoči obliki. Za prehod snovi v dano agregatno stanje je vpliv ogromnega pritiska in zelo nizke temperature. Astronomi kažejo, da obstajajo planeti, katerih površina je popolnoma prekrita s tekočim zrakom.

Vir kisika, potrebnega za človekov obstoj, so amazonski gozdovi, ki proizvedejo do 20 % tega pomemben element na celotnem planetu.

Gozdovi so resnično »zelena« pljuča planeta, brez katerih človekov obstoj preprosto ni mogoč. Torej živa sobne rastline v stanovanju niso le notranji predmet, ampak čistijo zrak v prostoru, katerega onesnaženost je desetkrat večja kot na ulici.

Čist zrak je že dolgo postal pomanjkanje v velemestih, onesnaženost ozračja je tako velika, da so ljudje pripravljeni kupiti čist zrak. Na Japonskem so se prvič pojavili »prodajalci zraka«. Proizvajali in prodajali so čist zrak v pločevinkah in vsak prebivalec Tokia je lahko odprl pločevinko za večerjo. najčistejši zrak in uživajte v njegovem svežem vonju.

Čist zrak pomembno vpliva ne samo na zdravje ljudi, ampak tudi na živali. Na onesnaženih območjih ekvatorialnih voda, v bližini naseljenih območij, umira na desetine delfinov. Razlog za smrt sesalcev je onesnaženo ozračje, pri obdukciji živali pljuča delfinov spominjajo na pljuča rudarjev, zamašena s premogovim prahom. Prebivalci Antarktike - pingvini - so prav tako zelo občutljivi na onesnaženje zraka, če zrak vsebuje veliko količino škodljivih nečistoč, začnejo dihati močno in občasno.

Za človeka je zelo pomembna tudi čistost zraka, zato po delu v pisarni zdravniki priporočajo dnevne enourne sprehode v parku, gozdu in zunaj mesta. Po takšni "zračni" terapiji, vitalnost telo se obnovi 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: majhen delež življenjskega zraka, katerega teža je 1-2 kg, je zdravilo za številne sodobne bolezni!