úvod
Vzduch nevidíme, a predsa nás obklopuje zo všetkých strán. Dospelý človek ho za minútu vdýchne a vydýchne niekoľko litrov. Vzduch je zmes plynov, ako ukazuje lekcia Čisté látky a zmesi, a jeho zložky sa dajú od seba oddeliť.
teória
Z čoho je vzduch
| zložka suchého vzduchu | objemové percento |
|---|---|
| dusík N₂ | 78,08 % |
| kyslík O₂ | 20,95 % |
| argón Ar | 0,93 % |
| oxid uhličitý CO₂ | asi 0,04 % |
| neón, hélium, metán, kryptón, vodík | spolu menej ako 0,01 % |
Zloženie sa udáva pre suchý vzduch, lebo vodnej pary býva vo vzduchu od takmer nuly v mrazivý deň po niekoľko percent v teplom a vlhkom počasí. Vo vzduchu sú aj drobné čiastočky prachu, peľu, sadzí a soli z mora.
Najviac je vo vzduchu dusíka, nie kyslíka. Dusík je málo reaktívny, a tak sa v atmosfére hromadil, ako vysvetľuje lekcia Dusík. Hoci oxidu uhličitého je len nepatrne, je to najdôležitejší skleníkový plyn, ktorý pridáva človek.
vyskúšaj si
Poskladaj vzduch
Mriežka má 100 štvorčekov, každý je 1 % objemu suchého vzduchu. Vyber farbu a ťahaj alebo klikaj po štvorčekoch.
0 / 0Prázdnych štvorčekov: 100
teória
Atmosféra a jej vrstvy
Vzduch okolo Zeme tvorí atmosféru. Smerom nahor ho rýchlo ubúda a tlak klesá. Atmosféra má vrstvy:
- troposféra siaha do výšky asi 10 až 12 km. Je v nej takmer všetka vodná para, tvoria sa v nej oblaky a odohráva sa počasie. S výškou sa v nej ochladzuje,
- stratosféra siaha asi do 50 km. Asi 15 až 35 km nad zemou je v nej ozónová vrstva, ktorá pohlcuje väčšinu ultrafialového žiarenia Slnka, ako ukazuje lekcia Ozón,
- mezosféra a termosféra sú riedke vrstvy, v ktorých zhoria meteory a svietia polárne žiary.
teória
Prečo potrebujeme vzduch
- Dýchanie: telo z vdýchnutého vzduchu odoberie časť kyslíka a pridá oxid uhličitý. Vydychovaný vzduch má asi 16 % kyslíka a asi 4 % CO₂.
- Horenie: bez kyslíka nič nehorí, ako ukazuje lekcia Spaľovanie v kyslíku.
- Fotosyntéza: rastliny zo vzduchu berú oxid uhličitý a vracajú doň kyslík.
- Ochrana: atmosféra pohlcuje ultrafialové žiarenie, zachytáva meteority a drží teplo, takže na Zemi nie sú také veľké rozdiely teplôt ako na Mesiaci.
teória
Kyslík a dusík zo vzduchu
Plyny do oceľových fliaš sa vyrábajú zo vzduchu. Vzduch sa najprv vyčistí od prachu, vodnej pary a oxidu uhličitého, potom sa stlačí, ochladí a nechá rozopnúť, až pri asi −200 °C skvapalnie. Kvapalný vzduch sa potom pomaly ohrieva a zložky sa z neho vyparujú pri svojich teplotách varu. Tomuto deleniu sa hovorí frakčná destilácia, ako ukazuje lekcia Destilácia, sublimácia, chromatografia.
- Kyslík dýchajú pacienti v nemocniciach, používa sa pri zváraní a pri výrobe ocele.
- Dusík chráni potraviny v obaloch pred oxidáciou a kvapalný dusík chladí, ako ukazuje pokus Tekutý dusík.
- Argón chráni zvar pred vzduchom a plní sa do žiaroviek a okien s dvojsklom.
vyskúšaj si
Skvapalnený vzduch
- H₂O vodná paraplyn
- CO₂ oxid uhličitýplyn
- O₂ kyslíkplyn
- Ar argónplyn
- N₂ dusíkplyn
Nastav teplotu, pri ktorej je kyslík kvapalný, ale argón aj dusík sú ešte plyny.
0 / 0Zapamätaj si tri čísla: 78 % dusíka, 21 % kyslíka, 1 % ostatných plynov. A to, že kyslík a dusík sa zo vzduchu získavajú tak, že sa vzduch skvapalní a zložky sa potom vyparujú pri rôznych teplotách.
Ako sa počíta so vzduchom
Malé koncentrácie sa udávajú v ppm (z angl. parts per million), teda v milióntinách. Pri plynoch je 1 ppm jeden kubický centimeter plynu v jednom kubickom metri vzduchu. Platí 1 % = 10 000 ppm, a tak oxid uhličitý s koncentráciou 420 ppm tvorí 0,042 % vzduchu.
Priemerná molárna hmotnosť vzduchu je vážený priemer jeho zložiek: M ≈ 0,78 · 28 + 0,21 · 32 + 0,01 · 40 ≈ 29 g/mol. Plyny s väčšou molárnou hmotnosťou, napríklad CO₂ (44 g/mol), sú ťažšie ako vzduch a hromadia sa pri zemi, ako ukazuje pokus Plyn ťažší ako vzduch. Ľahšie plyny, napríklad hélium alebo vodík, stúpajú nahor.
Podľa Daltonovho zákona je tlak zmesi plynov súčtom tlakov jej zložiek a každá zložka má tlak úmerný svojmu objemovému podielu. Pri tlaku 101 kPa je parciálny tlak kyslíka asi 0,21 · 101 kPa ≈ 21 kPa. Na vrchole Mount Everestu je celkový tlak asi tretinový, preto tam má kyslík aj tretinový tlak a bez kyslíkového prístroja sa dýcha veľmi ťažko.
rozšírenie Koľko váži vzduch v triede
Liter vzduchu má pri izbovej teplote hmotnosť asi 1,2 g, kubický meter teda asi 1,2 kg. V triede s rozmermi 8 m × 6 m × 3 m je 144 m³ vzduchu a ten váži asi 170 kg, toľko ako dvaja až traja dospelí ľudia.
Kvapalný kyslík je bledomodrý a priťahuje ho magnet, lebo jeho molekuly majú dva nespárené elektróny. Kvapalný dusík je bezfarebný a magnet si ho nevšíma. Ozónovú vrstvu by sme, keby sme ju stlačili na tlak pri zemi, mohli zmerať pravítkom: mala by hrúbku len asi 3 mm.
teória
Časté chyby
- „Vzduch je kyslík.“ Kyslík tvorí len pätinu vzduchu. Najviac je vo vzduchu dusíka.
- „Vydychujeme oxid uhličitý.“ Vydychujeme hlavne dusík a stále asi 16 % kyslíka. Oxidu uhličitého je vo vydychovanom vzduchu asi 4 %, oveľa viac ako vo vdychovanom.
- „Vzduch nič neváži.“ Kubický meter vzduchu váži asi 1,2 kg. Tlak vzduchu, ktorý cítime, vzniká práve tiažou vzduchu nad nami.
- „Ozónová vrstva je hrubý obal z čistého ozónu.“ Ozón je v stratosfére rozptýlený medzi ostatnými plynmi, je ho tam len o niečo viac ako inde.
Čo sa do vzduchu dostáva z výfukov, komínov a polí a čo s tým robí, ukazuje ďalšia lekcia Znečistenie vzduchu.