Ilman tiheys vaihtelee. Siellä missä se on pienempi, ilma on harvinainen. Selvitetään, mitä harvinainen ilma tarkoittaa ja mitä ominaisuuksia sille on ominaista.
Maan kaasukuori
Ilma on aineeton, mutta erittäin tärkeä osa planeettamme. Se osallistuu energianvaihtoprosessiin ja tukee kaikkia organismien elintärkeitä toimintoja. Se edistää äänien siirtymistä, estää maata hypotermi alta ja suojaa sitä liialliselta auringon säteilyltä.
Ilma on planeetan ulkokuori, jota kutsutaan ilmakehäksi. Se koostuu monista kaasuista: neonista, argonista, vedystä, metaanista, heliumista, kryptonista jne. Pääosa on happea ja typpeä, jotka muodostavat 98–99 % ilmasta.
Kaasujen suhde ja niiden määrä voivat vaihdella. Joten autojen pakokaasujen ja tehtaiden päästöjen vuoksi kaupunkiilma on kyllästetty hiilidioksidilla. Metsissä, alueilla, joilla ei ole teollisuutta, hapen määrä lisääntyy. Mutta laidunalueella lehmien ruuansulatuksen aikana erittämän metaanin osuus kasvaa.
Ilman tiheys
Kaasuvaipan tiheyteen vaikuttavat monet tekijät, eri puolilla maailmaa ja erise eroaa korkeudeltaan. Ilma, jonka tiheys on pieni, on harvinaista ilmaa (sanasta "harvinainen"). Mitä harvinaisempi se on, sitä kauempana sen molekyylit ovat toisistaan.
Tiheys osoittaa, kuinka paljon ilmaa on tilavuuskuutiometrissä. Tämän arvon standardi on 1,293 kilogrammaa kuutiometriä kohti normaaleissa olosuhteissa ja kuivassa ilmassa.
Fysikaalisessa tieteessä on tapana erottaa ominais- ja massatiheys. Spesifinen määrittää, kuinka paljon ilmaa painaa yhdessä kuutiometrissä. Se riippuu maantieteellisestä leveysasteesta ja planeetan pyörimisen hitaudesta. Massa määritetään barometrisen paineen, absoluuttisen lämpötilan ja ominaiskaasuvakion perusteella.
Harvintuneen ilman pääasialliset esiintymismallit ja periaatteet kuvataan Gay-Lussac- ja Boyle-Mariotten lailla. Heidän mukaansa ilma on sitä harvinaisempaa, mitä korkeampi lämpötila ja matalampi paine. Samalla sen kosteus on myös tärkeä: sen kasvaessa tiheys pienenee.
Raventunut ilma ja korkeus
Maan vetovoima vetää magneetin tavoin kaikki käytettävissä olevat kappaleet puoleensa. Siksi kävelemme, emmekä leiju kaoottisesti avaruudessa. Siksi pohjalle kerääntyy enemmän ainemolekyylejä, mikä tarkoittaa, että sen tiheys ja paine ovat myös korkeammat maanpinnalla. Mitä kauempana siitä, sitä vähemmän nämä indikaattorit ovat.
Oletko huomannut, että kun kiipeät suurille korkeuksille, kuten vuorille, on vaikeampaa hengittää? Kaikki johtuu harvinaisuudesta. Korkeudella kokonaishappipitoisuus litrassailmaa on vähemmän. Se ei kyllästä verta kunnolla ja meillä on vaikeuksia hengittää.
Mount Everestin korkeus on 8488 metriä. Sen huipulla ilman tiheys on kolmasosa merenpinnan standarditiheydestä. Ihminen voi havaita muutoksia jo 1500-2500 metrin korkeudessa. Lisäksi tiheyden ja paineen muutos tuntuu voimakkaammin ja aiheuttaa jo mahdollisen terveysriskin.
Harvintunein ilma on ominaista eksosfäärille - ilmakehän ulkokerrokselle. Se alkaa 500-1000 kilometrin korkeudelta maanpinnan yläpuolelta. Se siirtyy sujuvasti avoimeen tilaan, jossa tila on lähellä tyhjiön tilaa. Kaasun paine ja tiheys avaruudessa on hyvin alhainen.
Helikopteri ja harvinainen ilma
Paljon riippuu ilman tiheydestä. Se esimerkiksi määrittelee "katon" maanpinnan yläpuolelle nousemiselle. Henkilölle se on kymmenen tuhatta metriä. Mutta näin korkealle kiipeäminen vaatii pitkää valmistautumista.
Myös lentokoneilla on rajansa. Helikoptereille se on noin 6 tuhatta metriä. Paljon vähemmän kuin lentokoneita. Tämän "linnun" suunnitteluominaisuudet ja toimintaperiaatteet selittävät kaiken.
Helikopteri lisää nostoa potkureiden avulla. Ne pyörivät jakaen ilman kahteen virtaan: niiden yläpuolelle ja alapuolelle. Yläosassa ilma liikkuu ruuvien suuntaan, alaosassa - vastaan. Siten laitteen siiven alla oleva tiheys tulee suuremmaksi kuin sen yläpuolella. Helikopteri näyttää nojaavan ilmaan allaja lähtee lentoon.
Harvinainen ilma ei anna sinun luoda haluttua painetta. Tällaisissa olosuhteissa on tarpeen lisätä huomattavasti moottorin tehoa ja potkureiden nopeutta, mitä materiaalit eivät itse kestä. Helikopterit lentävät yleensä tiheämmässä ilmassa 3-4 tuhannen metrin korkeudessa. Vain kerran lentäjä Jean Boulet nosti autonsa 12,5 000 metriin, mutta moottori syttyi tuleen.
