Что такое свойства воздуха
Свойства воздуха
Воздух – это смесь газов. Окружает планету, образует атмосферу и содержится во всём, что существует. Он есть в воде, земле, растениях, животных, горах, камнях и необходим для жизни живых организмов. Физические, химические и гигиенические свойства формируют климат в регионах частей Земли, влияют на жизнедеятельность растений и животных.
Основные свойства воздуха
Физические свойства
Химический состав воздуха
Воздушная оболочка Земли формируется из смеси газов:
В небольших количествах атмосфера содержит озон, водород, неон, другие газы. По количеству содержания вредных примесей определяют чистоту воздуха. Подробнее – в статье о составе воздуха.
Теплопроводность воздуха
Окружающий воздух практически не проводит тепло. Особенность задерживать тепловой заряд широко используется человеком и животными. Ограничивая подвижность потока, воздушная прослойка задерживает теплообмен организмов, создаёт комфортный микроклимат.
При нагревании с воздухом происходит расширение и он поднимается, становится разреженным. Изменяется его химический состав и влажность. Водяной пар распадается на отдельные газы, становится более летучим.
При охлаждении воздух сжимается и он опускается. Незначительное содержание твёрдых частиц в газах окисляется и насыщается водяными парами. Воздух становится тяжелее и плотнее.
Применение и использование свойств воздуха
Воздушную оболочку планеты активно используют животные и птицы. Способность задерживать тепло помогает животным выживать и регулировать тепловые процессы организма. Шерсть, обитателей северных широт, имеет полую структуру.
Особое строение пера и движение воздушных масс птицы используют для полётов и планирования над землёй.
Наполненный атмосферой пузырь, удерживает рыб в толще воды и способствует перемещению из глубин водоёмов к поверхности.
Подвижность используется растениями для опыления и распространения семян на большие площади.
Человек использует свойства атмосферы в широких спектрах своей жизнедеятельности:
Более подробная информация об использовании и значении воздуха живыми организмами здесь.
Сравнение свойств воды и воздуха
Основную роль воздушный океан играет в дыхании всех живых существ Земли. Содержание его в воде используется всеми подводными животными и растениями.
Вода и воздух имеют похожие параметры. Она так же прозрачна и безвкусна, так же реагирует на нагрев и охлаждение. Основным отличием воды является способность растворять вещества и её большая плотность. Вода имеет большую массу и теплопроводность, проводит заряды электричества. Способность извлекать необходимые компоненты из воды, без применения специального оборудования, человеку и млекопитающим не под силу.
Свойства воздуха
Воздух представляет собой смесь множества газов, в разном количестве входящих в его состав. Так большую часть составляет азот, содержание которого равно 78% от всего объема. В свою очередь содержание кислорода равно 21%, а на долю всех других газов приходится всего 1 процент.
Но этот состав не постоянен и может зависеть от местности и климата, а также других факторов. Деятельность человека очень сильно влияет на состав и качество воздуха. Поэтому в больших городах это процентное содержание может отличаться от нормы.
Между тем свойства воздуха во многом влияют на состояние человека и всего живого. Человек очень сильно зависит от температуры, влажности или же давления. На некоторые показатели можно повлиять, а некоторые зависят только от природы. Микроклимат в помещениях можно регулировать и устанавливать необходимую влажности и температуру, давление же не зависит от человека. Также важен и состав того, чем мы дышим. При дыхании выделяется углекислый газ, который может стать для человека опасным. Скопление углекислого газа происходит в плохо проветриваемых помещениях.
И именно поэтому лучше всего знать какие свойства воздуха существуют и как от них зависит жизнь человека. Также и химический состав воздуха может многое сказать о том, насколько он пригоден для дыхания.
Как же образуется диоксид углерода?
Диоксид углерода может быть результатом таких естественных реакций, как горение, гниение и разложение. Но больше всего углерода в атмосферу выделяется в результате жизнедеятельности человека. При этом все равно его количество в атмосфере не превышает 0,03 процента.
Чаще всего человек сталкивается именно с углекислым газом, который выделяется не только в процессе горения, но и при дыхании живых существ. Сам по себе он не имеет ни цвета, ни запаха, но в больших концентрациях он способен растворяться в организме и образовывать раствор угольной кислоты.
В воздухе содержится около 0,9 процентов углекислого газа и если этот показатель будет превышен, то это будет очень негативно влиять на состояние человека. Такое может случиться, к примеру, если плохо проветривать помещения. Именно поэтому рекомендуется использовать или вентиляцию, или же тщательно проветривать помещения, где находится большое количество людей.
Химические свойства воздуха
Кислород составляет 21 процент от объема всего воздуха. Он обладает окислительными свойствами, благодаря которым горят и окисляются другие материалы. Так как это главный окислитель, находящийся в воздухе, то все реакции сгорания приписываются именно этому химическому элементу.
Человек не все может увидеть, но это не значит, что этого не существует. Мы не может увидеть то, чем дышим, но это еще не все. В последнее время часто говорят о радиации, которая негативно влияет на здоровье. Как же ее обнаружить? Для этого лучше всего провести исследование радиации. Наши специалисты для такого исследования используют новейшие точные приборы, которые точно ничего не упустят и точно скажут вам о том, насколько безопасно в вашей квартире или офисе.
Физические свойства воздуха
К физическим свойствам можно отнести:
И это еще не все свойства какими свойствами обладает воздух.
На самом деле в основном нам необходимы именно температурные значения для описания воздуха. Температура воздуха является основной характеристикой, которая необходима нам и в повседневной жизни.
Научно доказано, что изменение температуры приводит и к изменению физических свойств воздуха. И поэтому были созданы специальные таблицы, где физические свойства воздуха зависят от температурных значений.
Также важной характеристикой будет и относительная влажность воздуха. Под ней понимают содержание отношение между содержащимися в воздухе водяными парами и максимальным количеством пара, которое может содержаться в воздухе при данной температуре. Температура, влажность и давление взаимосвязаны. Чем выше давление и ниже температура, тем выше будет влажность.
Если говорить о давлении, то существует общепринятое значение в 760 мм рт ст, которое считается нормальным значением. Если показатель будет ниже или выше, то это может значительно сказаться на самочувствии человека. Именно с этим связано ухудшение самочувствия при подъеме на гору. Чем больше высота, тем выше будет давление и без тренировок человеческий организм в нему зачастую не готов.
История открытия таких понятий как воздух и его свойства
Людей всегда интересовал окружающий мир и воздух не является исключением. Можно проследить историю открытий с самых древних времен и до наших дней. И все еще ученые занимаются вопросами, связанными с этой темой, проводя большое количество исследований и экспериментов.
В древнем Риме и Греции он считался личным веществом, которое есть у каждого человека. Анаксимен говорил о том, что это вещество является основой всего существующего. Дальше его идеи развивались в том же русле и было предположено, что воздух является одним из главных элементов природы. Но эти знания были довольно поверхностны и уже с приходом Аристотеля было открыто, что также у него есть и масса.
Все последующие попытки описать его свойства были не такими успешными и масштабными. Герон высказал мнение, что воздух материален. Так в пример он привел сосуды, которые кажутся пустыми, но на самом деле наполнены воздухом. Он же состоит из микроскопических частиц. Также он сказал, что когда эти частицы приведены в движение, то получается ветер. Это было в 140-х годах до нашей эры.
Многие ученые также пытались выяснить состав и свойства воздуха. Больших успехов добились в этом ученые древнего Китая. Так химики упоминали в сочинениях многие свойства и факты, которые не имели основательности и оставались лишь теоретическими.
Один из величайших умов планеты также внес свой вклад в это дело. Леонардо да Винчи известен своими исследованиями в этой области. Работая над конструкциями летательных аппаратов, он тщательно изучал свойства воздуха, которые помогли бы понять, как заставить эти механизмы работать.
Но настоящие открытия начались в 18 веке. Именно тогда начали появляться те знания, которые мы имеем сейчас. Такие ученые как Шееле и Лавуазье занимались исследованиями и проводили различные опыты. Они пришли к выводам, что в составе воздуха можно выделить кислород и азот. Изучением азота занимались Резерфорд и Кавендиш. Именно знания об этих двух газах стали самыми важными. Сейчас мы знаем о том, что кислород в неразбавленном виде опасен для дыхания и именно азот его разбавляет.
На протяжении многих столетий человек изучал состав и свойства каждого газа в отдельности. Благодаря этому теперь мы обладаем большими знаниями о свойствах и составе газов, которыми мы дышим.
Вес воздуха
Иногда трудно поверить в существование воздуха, ведь в большинстве случаев он абсолютно не видим и не ощущаем. Но на самом деле он не только существует, но и имеет вес. Так вес воздуха в бутылке будет равен примерно одному грамму и это еще не все. Ученые говорят о том, что он также давит на нас и окружающие нас предметы даже если мы не чувствуем.
Опыты дают понять важность существования этой смеси газов в природе. Воздух необходим не только человеку или жизни на земле. Он влияет даже на предметы, окружающие нас. Так был проведен эксперимент, где из консервной банки выкачали воздух. Без него банка просто сплющится.
И хотя в повседневной жизни нам не приходится задумываться о таких вещах как вес воздуха, но его качество по-прежнему очень важно для комфортной жизни. Микробиологический анализ воздуха на предприятиях, которой проводят специалисты нашей лаборатории «ЭкоТестЭкспресс» поможет определить насколько безопасно на предприятии. Ведь то, чем мы дышим определяет и наше самочувствие, а также трудоспособность.
Подвижность воздуха
Но есть и еще одно важное свойство – подвижность воздуха. Это свойство определяется скоростью движения, и означает какое расстояние пройдет воздух за одну секунду.
Так человек может заметить это на примере ветра. Мороз не так страшен в безветренную погоду, но при наличии ветра он может стать причиной обморожения или переохлаждения. Это все результат высокой подвижности воздуха и низкой температуры.
Знание подвижности воздуха необходимо для человека в повседневной жизни. Именно это свойство позволяет предотвращать застой воздуха в помещениях, а также скопление различных загрязнений.
И конечно же важно, чтобы все показатели были в норме. Эти свойства могут как в положительную, так и в отрицательную сторону влиять на наше самочувствие. Для того, чтобы быть в курсе того, насколько воздух, которым вы дышите пригоден можно обратиться в лабораторию «ЭкоТестЭкспресс». Мы уже на протяжении 14 лет проводим качественные исследования с использованием новейшего оборудования. Так вы можете заказать и исследование освещенности, которое поможет выявить проблемы в освещении. Правильное освещение является залогом хорошего самочувствия и работоспособности. Но если им пренебрегать, то можно получить даже необратимые проблемы со здоровьем.
Свойства воздуха
Всего получено оценок: 63.
Всего получено оценок: 63.
На поверхности планеты человека окружает воздух. Не задумываясь о свойствах воздуха, люди используют их в обычной жизни, технике, медицине. Сама жизнь невозможна без воздуха. Воздух присутствует в воде, в почвенных порах, в трещинах горных пород. Знания о том, какими свойствами обладает воздух, помогают человечеству во многих сферах жизни.
Что такое воздух
Воздух — это газ сложного состава с преобладанием азота (78 %), небольшого количества кислорода (21 %) и небольшого количества других газов, в том числе углекислого.
Главные свойства
Основные свойства воздуха известны любому человеку. Это прозрачность воздуха, отсутствие окраски и запаха.
Люди не замечают прозрачность воздуха до тех пор, пока не опустится туман, ветер поднимет пыль или принесёт дым от пожара. Когда воздух наполняется крошечными каплями воды (туман), пыли, дыма, он становится непрозрачным. Во время пыльной бури не видны деревья, дома, дорога. Видимость при чистом, прозрачном воздухе — несколько километров, например, в горной местности.
Воздух бесцветен, поэтому все предметы имеют свой характерный цвет. Цвет предметов можно изменить, если посмотреть сквозь цветное стекло.
Отсутствие запаха можно ощутить на открытом пространстве вдали от города, леса, луга. Как только человек попадает в город, он ощущает запахи выхлопных газов автомобилей, туалетной воды от прохожих. На лугу каждый цветок имеет свой запах.
Воздух — прекрасный теплоизолятор. В стакане-термосе существует прослойка воздуха между внешней оболочкой и внутренней, куда наливают жидкость. Тонкий слой воздуха не даёт чаю или кофе быстро остыть на холоде или нагреться в жару.
Полезные свойства
Воздух хорошо проводит тепло солнечных лучей, которые прогревают ту поверхность, на которую падают. Весной тёмные пятна проталин нагреваются солнцем, окружающий снег быстро тает.
Тёплый воздух стремится вверх, холодный — вниз. Наполненный тёплым воздухом воздушный шар поднимается, но для продолжения полёта нужно постоянно подогревать воздух, иначе остывший воздух потянет шар вниз.
Рис. 2. Воздушный шар.
Воздух упругий. Его можно сжать, но он вернётся в исходное положение. Это свойство используется в автомобильных шинах, надувных матрасах, мячах.
Специалисты по лечебной физкультуре разработали комплексы оздоровительных упражнений на больших мячах — фитбол-гимнастику.
Что мы узнали?
Основные свойства воздуха — отсутствие запаха и цвета, прозрачность. Люди используют полезные свойства воздуха во многих областях деятельности. В сообщении или докладе для 3 класса на уроке по окружающему миру можно поделиться информацией о составе воздуха и его свойствах.
Свойства воздуха
Без воздуха человек не может жить, и не только человек — любое животное и растение без воздуха погибают. Человеку и животным воздух нужен для дыхания, а растения используют находящийся в нем углекислый газ для питания и выработки кислорода. Мы дышим в любом состоянии — когда мы бодрствуем, спим, даже когда находимся в бессознательном состоянии. Человек перестает дышать только с наступлением смерти.
Незаметно для себя мы вдыхаем громадное количество воздуха: в сутки мы вдыхаем около 5 килограмм! Это составит в год почти 2 тонны. Так что каждый из нас за всю свою жизнь вдыхает в себя огромную массу воздуха. Например, кто прожил 50 лет, тот уже вдохнул в себя 100 тонн воздуха!
Для чего же человеку нужен воздух и какие его свойства жизненно важны? Когда человек делает вдох, с воздухом он получает нужные для работы организма вещества, а ненужные ему или вредные составляющие воздуха выдыхает обратно.
Какие же составляющие воздуха полезны для организма и какие бесполезны? Чтобы это понять, нужно заметить следующее: то, что мы называем воздухом, это есть ничто иное, как смесь газов, основные из которых это кислород и азот. Кислород и азот, также как и воздух, не имеют ни вкуса, ни цвета; потому мы их и не замечаем глазом, обонянием или осязанием. Кислород составляет одну пятую часть воздуха (приблизительно), а азот составляет остальные четыре пятых. Эти два газа имеют совершенно различное значение для организма человека. Азот сам по себе не нужен для организма человека, а кислород, напротив, необходим. Вдыхая воздух, мы вдыхаем кислород и азот; во время выдыхания мы весь азот отдаем обратно, а кислород по большей части организм усваивает с помощью легких для поддержания жизни. Именно кислород необходим для жизнедеятельности человека.
Подобно человеку, кислород нужен для дыхания всем животным. Жизнь каждого животного поддерживается кислородом воздуха и без него оно погибает. Только благодаря ему существует органическая жизнь на земле. Но кроме того, кислород воздуха имеет еще очень важное значение: он поддерживает горение. Если из воздуха удалить кислород, то в таком воздухе горение будет невозможно.
В кузнечной печи, где горят угли, с помощью мехов с силой вдувается воздух; кислород воздуха взаимодействует с углями и огонь усиливается; чем больше больше кислорода будет подано к углям, тем сильнее будет огонь. По той же причине на заводах посредством высоких труб увеличивают тягу; чем больше воздуха поступит в топку, тем больше кислорода попадет туда и тем сильнее будет огонь. Для той же цели, когда устанавливают печь или камин, для увеличения тяги ставится труба.
Если зажечь свечу и покрыть его банкой или стаканом (вверх дном), то свеча сперва будет гореть, а когда весь находящийся в замкнутом объеме кислород израсходуется, свеча погаснет.
На поддержание органической жизни на земле и на горение расходуется много кислорода из воздуха, и даже появлялись опасения, что воздух от этого будет становиться беднее кислородом, и что придет время, когда кислорода не хватит для жизни человечества. Но к счастью этого не произойдет, о решении этой проблемы позаботилась сама природа.
Человек и животные поглощают из воздуха кислород, я растения выделяют из себя кислород и, таким образом, они пополняют убыль кислорода в воздухе. Человек и другие животные при выдыхании выделяют из себя углекислый газ, весьма вредный для организма, а растения как раз поглощают его, и тем самым очищают воздух от углекислого газа, вырабатывая необходимый всем живым существам кислород. Так мир животных и мир растений служат поддержкой друг для друга. На этом примере мы имеем возможность убедиться, как целесообразно и гармонично все устроено в природе.
Примеси воздуха: Микробы, Пыль, Вирусы.
Главнейшие составные части воздуха — кислород и азот; как мы уже писали, кислород составляет около одной пятой части воздуха, а азот около четырех пятых. Но в составе воздуха есть и другие вещества.
Воздух всегда содержит в себе некоторое количество влаги в виде паров воды; так, например, комната, имеющая площадь 10 кв.метров, может содержать около 1 килограмма водяных паров, невидимых дли глаза; это значит, что если весь пар, заключенный в комнате, собрать и обратить в воду, то получится 1 литр воды. Если зимой, например, с холода войти в теплое помещение, то очки сразу покрываются мелкими водяными капельками (конденсатом); причиной этому находящийся в воздухе водяной пар, который, как роса, осел на стеклах очков. Летом количество пара в кубическом метре воздуха может быть в 10 раз больше, чем зимой.
Также воздух, особенно в крупных городах, заражен различными бактериями, их называют часто микробами, и вирусами. Это мельчайшие невидимые живые существа; их можно видеть только с помощью микроскопа, увеличивающего в сто или тысячу раз. В благоприятной среде они размножаются чрезвычайно быстро и это размножение происходит весьма просто. Живой микроб посредине своего тела суживается и наконец, делится пополам; таким образом, путем простого деления из одного микроба получается два. Вследствие способности так быстро размножаться, бактерии и вирусы являются главным врагом человечества. Многие наши болезни от простуды и гриппа до СПИДа происходят именно от вирусов и микробов. Эти существа в огромном количестве носятся и воздухе и разносятся ветром во все стороны, они находятся и в воде и в земле. Мы их вдыхаем или глотаем сотнями и тысячами, и если они найдут в человеке благоприятную почву для своего размножения, то болезнь готова: является жар, слабость, и разные неприятные симптомы. Иногда эти бактерии и вирусы незаметно, медленно, даже не причиняя особых болей, но систематически подтачивают здоровье и разрушают организм, приводя к смерти, как при туберкулезе или СПИДе.
В комнатной пыли бактерии находят благоприятную почву для своею размножения. Эта пыль всегда поднимается с пола и заполняет комнаты. Обычно мы эту пыль не видим; но иногда летом, когда солнечные лучи входят в окно, легко в солнечных лучах заметить, как миллионы пылинок носятся в воздухе. Откуда берется комнатная пыль? Мы ее с собой приносим с улицы на ногах, пыль входит и через окна и двери; кроме того, мельчайшие частицы отрываются от пола и от разных предметов. Эту пыль мы вдыхаем; она ложится на наших легких; ослабляет наше здоровье и незаметно дли нас сокращает нашу жизнь.
Пыль в атмосфере имеет разнообразное происхождение; пыль поднимается с земли ветром; дым из труб, продукты извержений из вулканов и прочее, все это ветром смешивается и разносится на сотни, иногда и тысячи километров по земной поверхности.
В местах, покрытых лесом, воздух чище, так как лес своей листвой как фильтром очищает воздух и, кроме того, лес задерживает ветер, разносящий пыль. В верхних слоях атмосферы воздух чище, так как земная пыль туда ветром заносится меньше. В горных местностях воздух также намного здоровее. Поэтому санатории для больных устраиваются преимущественно на возвышенной, лесистой местности. Возле морей воздух также отличается чистотой и повышенной влажностью, и полезен для больных, например, астмой.
Вес воздуха
Если мы хотим поднять какой-нибудь предмет, например гирю, камень или доску, мы должны приложить для этого некоторое усилие потому, что сила притяжения земли действует на него. Одни тела притягиваются землей больше, другие меньше, иначе говоря, одни тела весят больше, другие меньше. Вес тела и есть та сила, с которой тело притягивается землей. Итак, все тела обладают весом.
Но обладает ли весом воздух? То, что камень имеет вес, мы можем почувствовать взяв его рукой, но вес воздуха мы почувствовать не можем. Однако, легко сообразить, что если бы воздух не имел никакого веса т.е. если бы земля не притягивала его к себе, то воздух не удерживался бы на поверхности земли, и рассеялся бы к бесконечном мировом пространстве, и никакой жизни на Земле не было бы. Но земной шар притягивает к себе свою воздушную оболочку, т.е. атмосферу, а значит воздух имеет вес.
Но как узнать, сколько весит воздух? Если мы хотим, например, узнать, сколько весит вода, размещенная в бутылке, то мы взвесим сначала бутылку вместе с водой, узнав, сколько весит полная бутылка, мы затем взвешиваем пустую бутылку; далее вычитая вес пустой емкости из веса полной, мы найдем чистый вес воды в одной бутылке.
Тем же путем поступают для нахождения веса воздуха. Берется стеклянный сосуд, снабженный краном, и взвешивается вместе с находящимся там воздухом. После этого, с помощью особого прибора — воздушного насоса из этого сосуда выкачивают весь воздух, и сосуд закрывается краном так, чтобы в него не мог попасть воздух снаружи. Этот сосуд, уже лишенный содержавшегося в нем воздуха, вновь взвешивается. Оказывается, теперь вес стал меньше. Вот, разница на сколько уменьшится вес и показывает, сколько весил воздух, который был в этом сосуде.
Таким образом в результате экспериментов было выяснено, что вес 1м 3 воздуха равна 1,225 кг при нормальных условиях (нормальными условиями считаются барометрическое давление 760 мм рт. ст. и температура +15°С ). Температура и атмосферное давление сильно влияют на вес воздуха, так при том же давлении, но температуре +35 °С вес кубического метра воздуха составит 1,1455 кг.
Расширение воздуха при нагревании
Все тела от нагревания расширяются — одни тела больше, другие меньше; это расширение очень незначительно, и мы обычно не замечаем его, но это расширение легко можно обнаружить с помощью опытов. Железо, медь как и все металлы расширяются при нагревании. Жидкости при нагревании расширяются больше, чем твердые тела. Возьмем обыкновенный градусник и будем нагревать его. Для этого опустим кончик градусника и стакан с теплой водой; мы увидим, что жидкость в градуснике (обычно это подкрашенный спирт или ртуть) будет подниматься. Затем опустим этот градусник в холодную воду; мы заметим, что жидкость к градуснике будет понижаться. Этот опыт показывает, что от нагревания происходит изменение объема вещества в градуснике, потому оно поднимается и опускается в трубке.
Воздух также расширяется от нагревания; причем он, как и все газы, расширяется гораздо сильнее, чем твердые и жидкие тела. Чтобы в этом убедиться, можно проделать следующий опыт.
Возьмем, например, воздушный шарик, надуем его воздухом и перевяжем ниткой, чтобы воздух не вышел оттуда. Теперь будем его медленно нагревать, держа над огнем (осторожно и повыше от огня) или поливая горячей водой из душа. Мы заметим, что шарик немного расширится; при дальнейшем нагревании и расширении он может лопнуть. Из этого несложного опыта видно, что воздух при нагревании расширяется. И не только воздух, все газы расширяются от нагревания.
Вследствие нагревания воздух расширяется, а расширившись, он становится легче. Поэтому нагретый воздух поднимается вверх, что мы видим, например, в трубе печки или камина, когда горит огонь. Также, когда горит керосиновая лампа, воздух в стекле, нагревшись, расширяется, делается легче и поднимается вверх. По этой же причине воздушный шар для полетов наполняют нагретым воздухом с помощью специальной горелки, регулируя подъемную силу и высоту полета.
Давление воздуха
Мы выяснили, что воздух имеет вес, т.е. что он притягивается землей. Вследствие этого воздух, окружающий землю, т.е. атмосфера, давит на поверхность земли, а также на все тела. При этом атмосфера давит на каждое тело со всех сторон. Это давление и называется атмосферным.
Чтобы убедиться в этом, можно сделать очень простой опыт. Возьмём стакан, наполним его водой, и положим на него сверху листок бумаги. Прижимая бумагу рукой, перевернем стакан вверх дном; после этого уберем от бумаги руку. Мы увидим, что бумага не упадет, вода не выльется из стакана. Почему так происходит? Вода своим весом давит на бумагу вниз, а бумага все-таки не падает, удерживая воду. Значит бумага испытывает снизу давление, поддерживающее ее. Вот именно это давление и производит воздух.
Опыт с поршнем. Возьмем стеклянную трубку и подходящий к ней поршень, например медицинский шприц. Затем возьмем сосуд с водой и опустим в воду кончик шприца. Если мы будем поднимать поршень шприца, мы увидим, что вода поднимается вслед за поршнем. Какая этому причина? Если бы вслед за поршнем не пошла вода, то под поршнем образовалась бы пустота. В прежнее время поднятие воды объясняли разными таинственными причинами: думали, что вода поднимается потому, что природа боится пустоты. Впервые молодой итальянский ученый Торичелли дал для этого явления простое научное объяснение. Он нашел настоящую причину поднятия воды, а именно атмосферное давление: атмосфера давит на свободную поверхность воды в сосуде и когда мы поднимаем поршень, то это давление вгоняет воду в пустое пространство, образуемое под поршнем, и вода поднимается вслед за ним.
Возникает вопрос, до какой высоты вода будет идти вслед за поршнем? Оказывается, если взять очень длинную трубку, и поднимать поршень все выше и выше, то вода пойдет вслед за поршнем лишь до высоты 10,33 метра; а при дальнейшем поднятии поршня вода больше подниматься не будет, и выше воды образуется пустота. Эту пустоту впоследствии назвали Торичеллиевой пустотой в память об ученом, открывшем ее.
И так, вода поднимается вслед за поршнем лишь на высоту около 10м. Если бы атмосфера давила сильнее, то она поднимала бы воду выше; если бы она вовсе на давила, то вода и вовсе не поднималась бы вслед за поршнем. Это свойство атмосферы своим давлением поднимать воду и жидкость вообще, имеет очень важное значение и применение в науке, технике, и в повседневной жизни.
Атмосфера не везде давит с одинаковой, силой. Так, в низине она давит сильнее, а на горе меньше; потому что над горой меньше слой воздуха. Чем выше подниматься, тем меньше становится давление атмосферы. Так, например, на высоте 10 километров над уровнем моря атмосфера давит почти вчетверо слабее, чем у моря.
В одном и том же месте атмосферное давление бывает то немного больше, то немного меньше. Это зависит от того, какая погода, много ли влаги в воздухе, какие ветры дуют. Таким образом, существует тесная связь между величиной атмосферного давления и погодой. На основании этого, зная величину атмосферного давления, можно иногда судить об ожидаемой погоде.
Для измерения атмосферного давления может служить опыт Торичелли со ртутью. На основании этого опыта, можно самому построить прибор для измерения давления для этого нужно чашу со ртутью и трубку прикрепить к вертикальной доске и на доске нанести черточки с промежутками в один миллиметр, начиная от уровня ртути в чаше. Приборы, служащие для измерения атмосферного давления, называются барометрами.
ртутный барометр
Только что описанный барометр хоть и точен, но не удобен для переноски. На практике пользуются барометрами из свернутой спиралью и запаянной с двух концов металлической трубки, при изменении давления спираль слегка скручивается или раскручивается, а присоединенная к ней стрелка с шкалой показывает давление. Несмотря на невысокую точность такие барометры удобны для пользования, их даже можно носить с собою в кармане. Путешественники в горных местах очень часто берут с собою барометр; видя по прибору, какова величина атмосферного давления, они определить, на какой высоте находятся. Чем выше подниматься в гору, тем меньше атмосферное давление.
Как велико атмосферное давление? Из предыдущих опытов видно что атмосфера давит на землю и на все предметы с такой же силой, как, если бы вместо атмосферы на нас давил слой воды высотой около 10 метров. Вследствие этого каждый квадратный метр испытывает давление более 10 тонн. Несмотря на такое громадное давление, которое мы испытываем повседневно, мы его не замечаем, в чем же причина? Это происходит потому, что внешнему атмосферному давлению в нашем организме соответствует равное ему внутреннее давление. Оба эти давления друг друга уравновешивают. Ваши легкие, наше сердце, все наши органы испытывают как внешнее давление, так и внутреннее, равное внешнему.
Человеческий организм уже приспособился к такому громадному давлению, более того, такое давление для него стало нормальным и даже необходимым. Давление в верхних слоях атмосферы значительно меньше, чем внизу. Поэтому когда путешественники поднимаются на высокие горы, или воздухоплаватель на воздушном шаре летит высоко вверх, там у них нарушается равновесие между наружным и внутренним давлением и наступают разные болезненные последствия вроде потери сознания, или кровоизлияний. На высоте 10 километров человеку без специальной защиты не выжить. Также и сильное повышение давления, например при погружении в воду на большую глубину, смертельно для человека.
Упругость воздуха и газов. Теплота.
Возьмем, например, резиновый мяч. Мы знаем, что на него давит, благодаря своему весу, атмосферный воздух, а мячик между тем не сжимается. Следовательно, внутренний воздух, т.е. находящийся в мячике, в свою очередь, также давит изнутри на его стенки и не позволяет мячику сжаться. Это внутреннее давление воздуха и есть упругость воздуха.
Если воздух (или какой-нибудь другой газ), заключенный в какой-нибудь закрытый сосуд, мы будем нагревать, то воздух будет стремиться расширить свой объем, но так как объем его в сосуде не может измениться, поскольку сосуд закрыт, то воздух начнет сильнее давить на стенки сосуда. Отчего это? Что происходит с воздухом при нагревании? Когда мы нагреваем воздух (или какой-нибудь газ), то частицы его начинают двигаться быстрее, и чем сильнее мы его нагреваем, тем быстрее двигаются его частицы. Вследствие большой скорости каждая частица воздуха ударяется о стенки сосуда с большей силой, а кроме того, и самые удары происходят чаще. В результате этого совокупное действие всех ударов, т.е. давление, увеличится. А если сильно нагреть сосуд с воздухом, то может случиться, что стенки сосуда этих ударов не выдержат и сосуд лопнет.
Нагревание воздуха или газа в том и заключается, что его частицы начинают двигаться быстрее. Это, разумеется, относится не только к газам, но и к всякому телу — и твердому, и жидкому, и газообразному.