Kolika je težina tijela u zraku. Koliko je težak vazduh

Vazduh je nematerijalna veličina, nemoguće ga je osetiti, pomirisati, ima ga svuda, ali za čoveka je nevidljiv, nije lako saznati kolika je težina vazduha, ali je moguće. Ako se površina Zemlje, kao u dječjoj igrici, nacrta u male kvadrate, veličine 1x1 cm, tada će težina svakog od njih biti 1 kg, odnosno 1 cm 2 atmosfere sadrži 1 kg zraka .

Može li se dokazati? Sasvim. Ako napravite vagu od obične olovke i dva balona, ​​pričvršćujući strukturu na konac, olovka će biti u ravnoteži, jer je težina dva napuhana balona ista. Vrijedi probušiti jednu od loptica, prednost će biti u smjeru napuhane lopte, jer je zrak iz oštećene lopte izašao. Prema tome, jednostavno fizičko iskustvo dokazuje da zrak ima određenu težinu. Ali ako odmerimo vazduh ravna povrsina a u planinama će tada njegova masa biti drugačija - planinski zrak je mnogo lakši od onog koji udišemo u blizini mora. razlozi različite težine nekoliko:

Težina 1 m 3 vazduha je 1,29 kg.

• što se vazduh više diže, to postaje sve razrijeđeniji, odnosno visoko u planinama, vazdušni pritisak neće biti 1 kg po cm 2, već upola manji, ali se i sadržaj kiseonika neophodnog za disanje smanjuje tačno za pola , što može uzrokovati vrtoglavicu, mučninu i bol u ušima;
• sadržaj vode u vazduhu.

Sastav mješavine zraka uključuje:

1. Azot - 75,5%;

2. Kiseonik - 23,15%;

3. Argon - 1,292%;

4. Ugljen dioksid - 0,046%;

5. Neon - 0,0014%;

6. Metan - 0,000084%;

7. Helijum - 0,000073%;

8. Kripton - 0,003%;

9. Vodonik - 0,00008%;

10. Ksenon - 0,00004%.

Broj sastojaka u sastavu zraka može se mijenjati i, shodno tome, masa zraka također prolazi kroz promjene u smjeru povećanja ili smanjenja.

• Vazduh uvek sadrži vodenu paru. Fizički obrazac je da što je temperatura zraka viša, to sadrži više vode. Ovaj indikator se zove vlažnost vazduha i utiče na njegovu težinu.

Kako se meri težina vazduha? Postoji nekoliko pokazatelja koji određuju njegovu masu.

Koliko je teška kocka vazduha?

Na temperaturi od 0°C, težina 1 m 3 zraka iznosi 1,29 kg. Odnosno, ako mentalno dodijelite prostor u prostoriji visine, širine i dužine jednake 1 m, tada će ova zračna kocka sadržavati upravo ovu količinu zraka.

Ako vazduh ima težinu i težinu koja je dovoljno opipljiva, zašto osoba ne oseća težinu? Takav fizički fenomen kao što je atmosferski pritisak podrazumijeva da zračni stup težine 250 kg pritiska na svakog stanovnika planete. Površina dlana odrasle osobe u prosjeku je 77 cm 2. Odnosno, u skladu sa fizičkim zakonima, svako od nas drži 77 kg vazduha na dlanu! Ovo je ekvivalentno činjenici da stalno nosimo utege od 5 funti u svakoj ruci. AT pravi zivotčak ni dizač tegova to ne može, međutim, svako od nas se lako nosi sa takvim opterećenjem, jer atmosferski pritisak pritiska sa obe strane, kako izvan ljudskog tela tako i iznutra, odnosno razlika je na kraju jednaka nuli.

Svojstva vazduha su takva da na različite načine utiče na ljudski organizam. Visoko u planinama, zbog nedostatka kiseonika, kod ljudi se javljaju vizuelne halucinacije, a na velikim dubinama kombinacija kiseonika i azota u posebnu mešavinu - "gas za smejanje" može stvoriti osećaj euforije i osećaj bestežinskog stanja.

Poznavajući ove fizičke veličine, moguće je izračunati masu Zemljine atmosfere – količinu zraka koju gravitacija drži u svemiru blizu Zemlje. Gornja granica atmosfere završava se na visini od 118 km, odnosno, znajući težinu m 3 vazduha, možete celu pozajmljenu površinu podeliti na vazdušne stubove, sa osnovom 1x1m, i sabrati rezultujuću masu od takve kolone. U konačnici, to će biti jednako 5,3 * 10 do petnaestog stepena tona. Težina vazdušnog oklopa planete je prilično velika, ali čak je i samo milioniti deo ukupne mase zemaljske kugle. Zemljina atmosfera služi kao svojevrsni tampon koji čuva Zemlju od neugodnih kosmičkih iznenađenja. Samo od solarnih oluja koje dopiru do površine planete, atmosfera gubi i do 100 hiljada tona svoje mase godišnje! Takav nevidljiv i pouzdan štit je zrak.

Koliko je težak litar vazduha?

Osoba ne primjećuje da je stalno okružena prozirnim i gotovo nevidljivim zrakom. Da li je moguće vidjeti ovaj nematerijalni element atmosfere? Vizuelno, pokretno vazdušne mase emituje se svakodnevno na televizijskom ekranu - topli ili hladni front donosi dugo očekivano zatopljenje ili obilne snježne padavine.

Šta još znamo o vazduhu? Vjerovatno, činjenica da je od vitalnog značaja za sva živa bića koja žive na planeti. Svakog dana čovjek udahne i izdahne oko 20 kg zraka, od čega četvrtinu potroši mozak.

Težina zraka se može mjeriti u različitim fizičkim veličinama, uključujući litre. Težina jednog litra vazduha biće jednaka 1,2930 grama, pri pritisku od 760 mm Hg. kolone i temperature od 0°C. Pored uobičajenog gasovitog stanja, vazduh se može pojaviti iu tečnom obliku. Za prelazak supstance u dato stanje agregacijeće zahtijevati izlaganje ogromnom pritisku i vrlo niske temperature. Astronomi sugeriraju da postoje planete čija je površina potpuno prekrivena tekućim zrakom.

Izvori kiseonika neophodnih za ljudsko postojanje su amazonske šume koje proizvode i do 20% ovog važnog elementa na celoj planeti.

Šume su zaista „zelena“ pluća planete, bez kojih je ljudsko postojanje jednostavno nemoguće. Stoga živ sobne biljke u stanu nisu samo predmet interijera, oni pročišćavaju zrak u prostoriji, čija je zagađenost deset puta veća nego na ulici.

Čist vazduh je odavno postao nedostatak u megagradovima, zagađenje atmosfere je toliko veliko da su ljudi spremni da kupuju čist vazduh. Prvi put u Japanu su se pojavili "prodavci vazduha". Proizvodili su i prodavali čist zrak u limenkama, a svaki stanovnik Tokija mogao je otvoriti konzervu za večeru. najčistiji vazduh i uživajte u njegovom svježem mirisu.

Čistoća zraka ima značajan utjecaj ne samo na zdravlje ljudi, već i na životinje. U zagađenim područjima ekvatorijalnih voda, u blizini naseljenih mjesta, desetine delfina umiru. Razlog smrti sisara je zagađena atmosfera; u obdukciji životinja pluća delfina podsjećaju na pluća rudara začepljena ugljenom prašinom. Stanovnici Antarktika - pingvini - također su vrlo osjetljivi na zagađenje zraka, ako zrak sadrži veliku količinu štetnih nečistoća, počinju teško i isprekidano disati.

Za čoveka je veoma važna i čistoća vazduha, pa posle rada u ordinaciji lekari preporučuju svakodnevne jednosatne šetnje parkom, šumom i van grada. Nakon takve "vazdušne" terapije, vitalnost tijelo se obnavlja i dobrobit se značajno poboljšava. Recept za ovaj besplatni i efikasan lijek poznat je od davnina, mnogi naučnici i vladari su svakodnevne šetnje na svježem zraku smatrali obaveznim ritualom.

Za modernog urbanog stanovnika tretman zraka je vrlo relevantan: mali dio zraka koji daje život, čija je težina 1-2 kg, lijek je za mnoge moderne bolesti!

Iako ne osjećamo zrak oko sebe, zrak nije ništa. Vazduh je mešavina gasova: azota, kiseonika i drugih. I plinovi, kao i druge tvari, sastoje se od molekula, pa stoga imaju težinu, iako malu.

Iskustvo može dokazati da zrak ima težinu. Na sredini štapa dugačkog šezdeset centimetara učvrstićemo konopac, a na oba kraja vezaćemo dva identična balona. Okačimo štap za uzicu i vidimo da visi vodoravno. Ako sada jedan od naduvanih balona probušite iglom, iz njega će izaći zrak, a kraj štapa za koji je bio vezan dići će se gore. Ako probušite drugu loptu, štap će ponovo zauzeti horizontalni položaj.

To je zato što je vazduh u naduvanom balonu gušće, što znači da teže nego onaj oko njega.

Koliko vazduha teži zavisi od toga kada i gde se vaga. Težina vazduha iznad horizontalne ravni je atmosferski pritisak. Kao i svi objekti oko nas, i vazduh je podložan gravitaciji. To je ono što zraku daje težinu koja je jednaka 1 kg po kvadratnom centimetru. Gustoća zraka je oko 1,2 kg / m 3, odnosno kocka sa stranom od 1 m, ispunjena zrakom, teži 1,2 kg.

Zračni stup koji se okomito uzdiže iznad Zemlje proteže se nekoliko stotina kilometara. To znači da stub zraka težine oko 250 kg pritiska osobu koja stoji uspravno, na glavi i ramenima, čija je površina približno 250 cm 2!

Ne bismo mogli izdržati takvu težinu da joj se ne suprotstavlja isti pritisak unutar našeg tijela. Sljedeće iskustvo će nam pomoći da to shvatimo. Ako objema rukama razvučete list papira i neko ga pritisne prstom s jedne strane, rezultat će biti isti - rupa na papiru. Ali ako pritisnete dva kažiprsta na isto mjesto, ali sa različitih strana, ništa se neće dogoditi. Pritisak na obje strane će biti isti. Ista stvar se dešava sa pritiskom vazdušnog stuba i protivpritiskom unutar našeg tela: oni su jednaki.

Između ostalog...

U svakodnevnom životu, kada nešto vagamo, to radimo u vazduhu, pa stoga zanemarujemo njegovu težinu, jer je težina vazduha u vazduhu nula. Na primjer, ako vagamo praznu staklenu tikvicu, rezultat ćemo uzeti kao težinu tikvice, zanemarujući činjenicu da je ispunjena zrakom. Ali ako se boca hermetički zatvori i sav zrak se ispumpa iz nje, dobit ćemo potpuno drugačiji rezultat ...

Pošto gasovi imaju težinu, atmosfera se zbog sile zemljine gravitacije ne raspršuje u svetskom prostoru, već se, obavijajući Zemlju, rotira sa njom. Za svaki kvadratni metar na nivou mora masa zraka vrši pritisak jednak 10333 kg. Drugim rečima, koliko košta stub vazduha sa poprečnim presekom 1 m 2 i nadmorsku visinu od nivoa okeana do gornja granica atmosfera. Težina 1 m 3 vazduha na nivou okeana je oko 1,03kg,

Na dnu vazdušnog okeana, nevidljiv, ali mi osećamo, vazduh pritiska svaki kvadratni centimetar površine silom od 1033 G. Koliki je pritisak na naše tijelo? Očigledno, ako je vanjska površina ljudsko tijelo u proseku oko 12.000-15.000 s m 2, tada će vazdušni pritisak na njemu biti otprilike 12.000-15.000 kg, ili 12-15 t. Međutim, tijelo ne osjeća ovu težinu, jer je vanjski pritisak zraka uravnotežen njegovim pritiskom unutar tijela. Život na Zemlji je prilagođen ovom pritisku. Stoga, prilikom penjanja velike visine dobrobit osobe pogoršava se ne samo zbog nedostatka kisika, već i zbog značajnog smanjenja pritiska razrijeđenog medija.

Inače, eksperimenti u tlačnoj komori pokazali su da što je organizam složeniji, to je teže podnijeti nizak pritisak zraka. Na primjer, predstavnik hladnokrvnih životinja je žaba na visini od 20-30 km spašava život nekoliko sati, a osoba sa brzim usponom na visinu od 7-8 km gubi svijest obično 8-10 minuta nakon ustajanja. Na visinama 15-16 km,čak i ako osoba udiše samo kiseonik, zbog nizak pritisak u roku od nekoliko sekundi nastupa gladovanje kiseonikom. Pri niskom atmosferskom pritisku krv počinje da ključa. Poznato je da što je pritisak niži, voda brže ključa. U planinama, na primjer, voda ne ključa na 100°C, već na nižoj temperaturi. Oko 20 km voda ključa na temperaturi od 37° iznad nule. Krv takođe ključa na ovoj visini. Stoga se u svemirskom letu čovjeku obezbjeđuju odgovarajući fiziološki i higijenski uslovi. U kabini letelice pod pritiskom, normalan pritisak i manje-više konstantne temperature vazduha, astronaut je zaštićen od buke i vibracija, obezbeđen mu je udobno radno mesto, dobro osvetljenje itd.

Pritisak zraka mjeri se u milimetrima žive pomoću živinog ili metalnog barometra. Pritisak se obično izražava u hiljaditim delovima bara, odnosno u milibarima. Srednji pritisak na nivou mora, izražen u milibarima, je 1013,3. Pritisak vazduha 1000 mb ekvivalentno pritisku u živinom stupcu od 750,1 mm. Za pretvaranje milimetara u milibare obično se koristi faktor konverzije 4/s (tablica 1).

Kako se gustina zraka smanjuje s visinom, tako se i atmosferski tlak brzo smanjuje. Stoga je, uprkos velikom vertikalnom opsegu atmosfere, polovina njene mase koncentrisana u prvih 5-6 km. Pritisak na ovom nivou je samo 500 mb, odnosno upola manje nego na nivou mora. U stupcu vazduha oko 16 km koncentrisano 0,9 ukupno

mase atmosfere. Pritisak na ovom nivou je 100 mb, i na visini od 40 km - samo 2.4mb.

Smanjenje atmosferskog pritiska sa visinom može se okarakterisati vertikalnim gradijentom pritiska, ili takozvanim baričnim korakom. baric stage je vertikalna udaljenost (u metrima) na kojoj se atmosferski tlak mijenja za jednu jedinicu (za 1 mb). Vrijednost baričkog koraka je drugačija. Zavisi od nadmorske visine i temperature zraka. U površinskom sloju pod pritiskom od 1000 mb a temperatura od 0° barični korak je 8 m. To znači da za svakih 8 m raste, pritisak se smanjuje za 1 mb. U sloju sa pritiskom od 600-500 mb,što odgovara visinama od oko 4,5-5,5 km, barički nivo je 13 m, u sloju sa pritiskom od 100-200 mb- 40 m.

Vrijednost baričnog koraka pogodna je za korištenje za približne proračune promjene tlaka s visinom. Tako je, na primjer, lako odrediti razliku između tlaka zraka na 1. i 25. katu višespratnice. Kada je visinska razlika navedenih spratova 90 m, vazdušni pritisak na nivou 25. sprata za oko 12 mb manje nego na nivou 1. sprata. Međutim, penjući se čak i brzim liftom, ne osjećamo razliku u pritisku. To se objašnjava činjenicom da je promjena tlaka oko 10-20 mb vrlo malo (1-2%) u poređenju sa normalnim atmosferski pritisak. Prosječna dnevna promjena pritiska na koju je ljudsko tijelo naviklo je mala. U tropskim zemljama to je oko 1 mb, a u srednjim geografskim širinama - 5-6 mb. Ali u nekim, ne baš rijetkim slučajevima, dnevna promjena tlaka u srednjim geografskim širinama doseže 20-30 mb i više.