Во́здух — смесь газов, главным образом, состоящая из азота и кислорода (в совокупности 98—99 % в зависимости от влажности, то есть концентрации водяного пара), а также аргона, углекислого газа, водорода, образующая земную атмосферу.
Воздух составляет воздушную оболочку Земли и необходим для нормального существования аэробных живых организмов. Кислород, содержащийся в воздухе, в процессе дыхания поступает в клетки организма и используется в процессе окисления, в результате которого происходит выделение необходимой для жизни энергии (метаболизм, аэробы).
В промышленности и в быту кислород воздуха используется для сжигания топлива с целью получения тепла и механической энергии в двигателях внутреннего сгорания. Из воздуха, используя метод сжижения в детандере и ректификации воздуха, добывают инертные газы, а также азот и кислород, в том числе и в жидком виде для использования в криогенных установках (жидкий азот), либо же (жидкий кислород) в качестве окислительного компонента ракетного топлива для жидкотопливных ракетных двигателей. Из воздуха также получают и углекислый газ в различных формах для технических применений, в том числе и сухой лёд — твёрдую фазу углекислого газа, возгоняющуюся (испаряющуюся, минуя жидкую фазу) при нормальном атмосферном давлении (101,325 кПа).
Химический состав
В 1754 году Джозеф Блэк экспериментально доказал, что воздух представляет собой смесь газов, а не простое вещество.
+ Химический состав осушённого воздуха :ВеществоОбозначениеПо объёму, %По массе, %АзотN278,08475,5КислородO220,94623,15АргонAr0,9341,292Углекислый газCO20,030,046НеонNe0,0018180,0014КриптонKr0,0001140,0003МетанCH40,00020,000084ГелийHe0,0005240,000073ВодородH20,000050,0000036КсенонXe0,00000870,00004Другие0,007323
Состав воздуха может меняться в небольших пределах: в крупных городах содержание углекислого газа немного выше, чем в лесах; в высокогорье и на больших высотах концентрация кислорода немного ниже вследствие того, что молекулы кислорода тяжелее молекул азота и потому концентрация кислорода с высотой уменьшается быстрее.
Практически весь аргон, содержащийся в атмосфере воздуха, образовался в результате радиоактивного распада одного природного радионуклида — калия-40, встречающегося повсеместно и необходимого для поддержания жизнедеятельности живых организмов, в том числе и организма человека. Первичная атмосфера Земли практически не содержала аргона, также об этом свидетельствует и изотопный состав аргона — практически весь атмосферный аргон состоит из одного изотопа — аргона-40, доли остальных стабильных изотопов аргона ничтожно малы.
Воздух также содержит в очень малых (относительно других компонентов) количествах и радиоактивный инертный газ радон, правда, объёмная активность воздуха варьирует в достаточно широких пределах и зависит от близости месторождений урана, а также от вентиляции помещения (при должной вентиляции объёмная активность становится существенно меньше), строительных материалов и от наличия в самом помещении например приборов с радиевой краской или минералов, содержащих уран. Радон наряду с табакокурением является ведущей причиной рака лёгких, причём, нередко эти два фактора в плане канцерогенеза действуют синергетически, то есть взаимно дополняя и усиливая друг друга.
Существенное влияние на концентрацию газов в воздухе оказывает водяной пар, концентрация которого зависит от температуры, влажности, наличия и площади поверхности водоёмов, времени года, климата. Так, при температуре 0 °C воздуха может содержать максимально 5 граммов воды, а при температуре +10 °C — уже 10 граммов, а вблизи крупных водоёмов относительная влажность выше.
Физические свойства
+Физические свойства воздуха: Параметр Значение Средняя молярная масса 28,98 г/моль
Плотность сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении () Температура, °C Плотность, кг/м³ −25 1,424 0 1,2929 20 1,2047 225 0,7083 Средняя удельная теплоёмкость при постоянном давлении 1,006 кДж/(кг·К) Средняя удельная теплоёмкость при постоянном объёме 0,717 кДж/(кг·К) Показатель адиабаты 1,40 Скорость звука (при н. у.) 331 м/с (1193 км/ч) Средний коэффициент теплового расширения в интервале температур 0—100 °C 3,67 1/К Коэффициент динамической вязкости воздуха (при н. у.) 17,2 мкПа·с Растворимость воздуха в воде 29,18 см3/л
Коэффициент теплопроводности воздуха при нормальном атмосферном давлении (101325 Па) Температура, °C Теплопроводность, Вт/(м·К) –173 0.00922 –143 0.01204 –113 0.01404 –83 0.01741 –53 0.01983 –23 0.02207 –3 0.02348 0,1 0.02370 7 0.02417 17 0.02485 27 0.02553 37 0.02621 67 0.02836 97 0.03026 Показатель преломления (при стандартных условиях) 1,0002926 Коэффициент изменения показателя преломления 2,8 1/Pa Средняя поляризуемость молекулы 1,7 м3 Константа Сатерленда Sat 122 ККовальногов Н. Н. «Прикладная механика жидкости и газа». Ульяновск, УлГТУ, 2010. – 219 с.
Воздух в философии В философии Эмпедокла воздух (аэр) — это одна из четырёх стихий космоса, наряду с огнём, землёй и водой. В философии Аристотеля воздух относится к подлунным лёгким элементам.
Немецкий мыслитель Фридрих Вильгельм Ницше писал о воздухе, что это наивысшая и самая тонкая из материй. Из воздуха соткана свобода человека. Поэтому символ воздуха — это в первую очередь символ свободы. Это свобода, для которой нет никаких преград, ведь воздух нельзя ограничить, нельзя поймать и придать ему формуКовальчук Т. Ю. Структура художественного пространства в лирике Д. С. Мережковского 1880—1900-х годов // Вестник Челябинского государственного университета. Филология. Искусствоведение. — Вып. 49.— 2010. — № 34 (215). — С. 58.Энциклопедия символов, знаков, эмблем. / авт.-сост. В. Андреева и др. — М. : МИФ : АСТ, 2001. — С. 96—97..
Это символ не только физической, но и духовной свободы, свободы мысли. Поэтому присутствие символов воздуха на какой-либо поверхности говорит о лёгкости мышления, свободе и непредсказуемости.
Воздух в искусстве Фантастический роман «Продавец воздуха» (автор А. Р. Беляев, 1929 год) и одноимённая экранизация этого романа.
См. также Кислород Акваланг
Примечания
Ссылки
Физические свойства воздуха — таблица значений.
Категория:Газы Категория:Атмосфера Земли