Властивості повітря: його склад
Повітря – це не лише життєважлива суміш газів, але й невидимий елемент, що наповнює наше середовище. Воно необхідне для всього живого на Землі, включаючи рослини, тварин і людей. У цій статті друзі, ви дізнаєтесь про властивості повітря та його склад.
Головні властивості і склад повітря
Властивості повітря – це азот, кисень і вуглекислий газ. Азот складає більшу частину повітря, в той час як кисень, необхідний для дихання, становить лише частину меншу. Вуглекислий газ, який виділяється при диханні, також присутній в повітрі.
Ця складна суміш газів забезпечує не лише дихання, але і ряд інших процесів, що відбуваються на Землі. Повітря постійно рухається, переносить вологу та пил, впливає на клімат і забезпечує життя на планеті.
Повітря, як природна суміш газів, головним чином складається з азоту та кисню, становлячи 98-99% його загального обсягу. Крім того, воно містить вуглекислий газ, водяну пару, водень та інші компоненти. Ця суміш газів формує земну атмосферу, яка є необхідною для підтримки життя на планеті. Повітря необхідне для нормального існування переважної більшості наземних живих організмів: кисень, що міститься в повітрі, у процесі дихання надходить у клітини організму та використовується в процесі окиснення, у результаті якого відбувається виділення необхідної для життя енергії (метаболізм, аероби).
У промисловості та в побуті кисень повітря використовується для спалювання палива з метою одержання тепла і механічної енергії в двигунах внутрішнього згоряння. З повітря, використовуючи метод зрідження, добувають інертні гази. Під атмосферним повітрям розуміють життєво важливий компонент довкілля, що є природною сумішшю газів атмосфери, яка знаходиться за межами житлових, виробничих та інших приміщень.
Хімічний склад
У 1754 році Джозеф Блек експериментально довів, що повітря являє собою суміш газів, а не однорідну речовину.
Склад повітря
| Речовина | Позначення | По об’єму, % | По масі, % |
|---|---|---|---|
| Азот | N2 | 78,084 | 75,50 |
| Кислород | O2 | 20,9476 | 23,15 |
| Аргон | Ar | 0,934 | 1,292 |
| Углекислый газ | CO2 | 0,0314 | 0,046 |
| Неон | Ne | 0,001818 | 0,0014 |
| Гелий | He | 0,000524 | 0,000073 |
| Метан | CH4 | 0,0002 | 0,000084 |
| Криптон | Kr | 0,000114 | 0,003 |
| Водород | H2 | 0,00005 | 0,00008 |
| Ксенон | Xe | 0,0000087 | 0,00004 |
Склад повітря може змінюватися: у великих містах вміст вуглекислого газу буде вищим, ніж у лісах; у горах знижений вміст кисню, внаслідок того, що кисень важчий за азот, і тому його густина з висотою зменшується швидше. У різних частинах землі склад повітря може варіюватися в межах 1-3 % для кожного газу.
Повітря завжди містить пари води. Так, за температури 0 °C 1 м? повітря може вміщати максимально 5 грамів води, а за температури +10 °C – уже 10 грамів.
Фізичні властивості
Фізичні властивості повітря:
| Параметр | Значення |
|---|---|
| Середня відносна молекулярна маса | 28,98 г/моль |
| Густина сухого повітря при нормальному атмосферному тиску (101325 Па) | 1,225 кг/м³ |
| Середня специфічна теплоємність при постійному тиску cp | 1,006 кДж/(кг·К) |
| Середня специфічна теплоємність при постійному об’ємі cv | 0,717 кДж/(кг·К) |
| Показник адіабати | 1,40 |
| Швидкість звуку (при н. у.) | 331 м/с (1193 км/год) |
| Середній коефіцієнт теплового розширення в інтервалі температур 0—100 °C | 3,67·10⁻³ 1/К |
| Коефіцієнт динамічної в’язкості повітря (при н. у.) | 17,2 мкПа·с |
| Розчинність повітря в воді | 29,18 см³/л |
| Коефіцієнт теплопровідності повітря при нормальному атмосферному тиску (101325 Па) | 0,024 Вт/(м·К) |
| Показник заломлення (при нормальних умовах) | 1,0002926 |
| Коефіцієнт зміни показника заломлення | 2,8·10⁻⁸ 1/Па |
| Середня поляризованість молекули | 1,7·10⁻³⁰ |
| Константа Сатерленда Sat | 171·10⁻⁷ |
Роль повітря в природі та для життя людини
Повітря відіграє надзвичайно важливу роль у природі та для життя людини:
- Людина та тварини потребують повітря для дихання, щоб отримувати кисень, необхідний для життя.
- Рослини використовують повітря для фотосинтезу, процесу, що дозволяє їм перетворювати сонячне світло на енергію.
- Повітря сприяє вивітрюванню гірських порід і формуванню грунту, що є важливим для розвитку рослин.
- У водному середовищі, повітря необхідне для дихання мешканців, таких як риби та інші водні організми.
- У промисловості та побуті повітря використовується для спалювання палива, що є джерелом енергії для багатьох процесів.
- Повітря допомагає в розкладі органічних речовин під впливом бактерій, перетворюючи їх на мінеральні сполуки.
- Повітря забезпечує підйомну силу для літаючих об’єктів, таких як літаки, вертольоти та птахи.
- Атмосфера, що оточує планету, захищає її від шкідливої космічної радіації та інших небезпек.
Отже, повітря відіграє важливу роль у підтримці життя на Землі, виконуючи різноманітні функції в природних та людських екосистемах.
Повітря у філософському значенні
Німецький філософ Фрідріх Вільгельм Ніцше описував повітря як найвищу та найтоншу з усіх матерій. Для нього повітря втілення свободи людини, символ, який надає їй відчуття вільності. Його символіка передусім пов’язана з вільним рухом та відсутністю обмежень, оскільки повітря неможливо ув’язнити, воно не має форми та непіддатне обмеженню.
Цей символ втілює не лише фізичну свободу, але й духовну, свободу мислення.
Де саме найчистіше повітря?
Це питання, що турбує багатьох, особливо в умовах зростаючого забруднення навколишнього середовища. Однак, відповідь на нього виявляється досить простою: найчистіше повітря – це там, де людська діяльність мінімальна або відсутня.
У містах, де автотранспорт і промисловість щодня викидають в атмосферу величезні обсяги шкідливих речовин, повітря стає найбільш забрудненим. Заводські викиди, вихлопні гази транспорту та інші джерела забруднення роблять його шкідливим для дихання.
Натомість, ліси, парки та морське узбережжя вважаються місцями з найчистішим повітрям. Зелені насадження поглинають вуглекислий газ та виділяють кисень, створюючи сприятливі умови для дихання. Морські водорості також виробляють кисень, що робить повітря на морському узбережжі особливо свіжим та цілющим.
Сучасні технології спрямовані на зменшення забруднення атмосфери. Впровадження електричних автомобілів, використання альтернативних джерел енергії, таких як сонячна та атомна, допомагають зменшити викиди шкідливих речовин у повітря. Такі заходи сприяють збереженню чистого повітря для майбутніх поколінь.
Висновки
У висновку слід зазначити, що чисте повітря – це важливий ресурс для забезпечення здоров’я та життєвої активності на Землі. Відправним пунктом для покращення якості повітря має стати усвідомлення людьми власної відповідальності за дотримання екологічних норм і збереження довкілля. Також важливо продовжувати розвивати та впроваджувати нові технології, спрямовані на зменшення забруднення атмосфери та збереження природних ресурсів. Зусилля у цьому напрямку не лише покращать якість повітря, але й сприяють створенню здорового та безпечного для життя середовища для майбутніх поколінь.
