Hustota vzduchu sa mení. Tam, kde je menší, je vzduch riedky. Poďme zistiť, čo znamená riedky vzduch a akými vlastnosťami sa vyznačuje.
Plynový obal Zeme
Vzduch je nehmotná, no mimoriadne dôležitá súčasť našej planéty. Podieľa sa na procese výmeny energie, podporuje všetky životné funkcie organizmov. Podporuje prenos zvukov, zabraňuje podchladeniu Zeme a chráni ju pred nadmerným slnečným žiarením.
Vzduch je vonkajší obal planéty, ktorý sa nazýva atmosféra. Pozostáva z mnohých plynov: neón, argón, vodík, metán, hélium, kryptón atď. Hlavným podielom je kyslík a dusík, ktoré tvoria 98 % až 99 % vzduchu.
Pomer plynov a ich množstvo sa môže líšiť. V dôsledku výfukových plynov áut a emisií tovární je teda mestský vzduch viac nasýtený oxidom uhličitým. V lesoch, v oblastiach, kde nie sú priemyselné odvetvia, sa množstvo kyslíka zvyšuje. Ale v oblasti pasienkov rastie podiel metánu, ktorý kravy vypúšťajú počas trávenia.
Hustota vzduchu
Hustota plynového obalu je ovplyvnená mnohými faktormi v rôznych častiach sveta a v rôznychlíši sa výškou. Vzduch s nízkou hustotou je riedky vzduch (od slova „zriedkavý“). Čím je vzácnejší, tým sú jeho molekuly od seba ďalej.
Hustota ukazuje, koľko vzduchu je v jednom kubickom metre objemu. Norma pre túto hodnotu je 1,293 kilogramu na meter kubický za normálnych podmienok a suchého vzduchu.
Vo fyzike je zvykom rozlišovať medzi špecifickou a hmotnostnou hustotou. Špecifické určuje, koľko vzduchu váži jeden meter kubický. Závisí to od zemepisnej šírky a zotrvačnosti od rotácie planéty. Hmotnosť sa určuje na základe barometrického tlaku, absolútnej teploty a špecifickej plynovej konštanty.
Hlavné vzorce výskytu a princípy riedkeho vzduchu sú opísané zákonom Gay-Lussac a Boyle-Mariotte. Čím vyššia teplota a nižší tlak, tým je podľa nich vzduch vzácnejší. Zároveň je dôležitá aj jej vlhkosť: s jej nárastom hustota klesá.
Rarifikovaný vzduch a nadmorská výška
Príťažlivá sila Zeme, podobne ako magnet, priťahuje všetky telá, ktoré má k dispozícii. Preto kráčame a nie chaoticky sa vznášame v priestore. Preto sa na dne zhromažďuje viac molekúl hmoty, čo znamená, že jej hustota a tlak sú vyššie aj pri zemskom povrchu. Čím ďalej od nej, tým menej sú tieto ukazovatele.
Všimli ste si, že keď stúpate do veľkých výšok, napríklad v horách, je ťažšie dýchať? Všetko kvôli riedkemu vzduchu. S nadmorskou výškou celkový obsah kyslíka v jednom litrije tam menej vzduchu. Nenasýti správne krv a máme ťažkosti s dýchaním.
Výška Mount Everestu je 8488 metrov. Na jeho vrchole je hustota vzduchu jedna tretina štandardnej hustoty na úrovni mora. Zmeny môže človek zaznamenať už v nadmorskej výške 1500 až 2500 metrov. Okrem toho je zmena hustoty a tlaku pociťovaná akútnejšie a už predstavuje potenciálne zdravotné riziko.
Najredšie vzduch je charakteristický pre exosféru – vonkajšiu vrstvu atmosféry. Začína sa z výšky 500-1000 kilometrov nad zemským povrchom. Plynule prechádza do otvoreného priestoru, kde je priestor blízky stavu vákua. Tlak a hustota plynu vo vesmíre sú veľmi nízke.
Helikoptéra a riedky vzduch
Veľa závisí od hustoty vzduchu. Napríklad definuje „strop“pre zdvíhanie nad zemský povrch. Pre človeka je to desaťtisíc metrov. Ale vyšplhať sa tak vysoko si vyžaduje dlhú prípravu.
Aj lietadlá majú svoje limity. Pre vrtuľníky je to asi 6-tisíc metrov. Oveľa menej ako lietadlá. Všetko je vysvetlené konštrukčnými prvkami a princípmi fungovania tohto "vtáčika".
Vrtuľník získava vztlak pomocou vrtulí. Otáčajú sa a rozdeľujú vzduch na dva prúdy: nad nimi a pod nimi. V hornej časti sa vzduch pohybuje v smere skrutiek, v spodnej časti - proti. Hustota pod krídlom zariadenia je teda väčšia ako nad ním. Zdá sa, že helikoptéra sa opiera o vzducha vzlietne.
Zriedený vzduch vám neumožňuje vytvoriť požadovaný tlak. Za takýchto podmienok bude potrebné veľmi zvýšiť výkon motora a otáčky vrtúľ, čo samotné materiály nevydržia. Vrtuľníky spravidla lietajú v hustejšom vzduchu vo výškach 3-4 tisíc metrov. Len raz zdvihol pilot Jean Boulet svoje auto na 12,5 tisíc metrov, no motor začal horieť.
