§33 Вес газов. Атмосфера

Воздух – это смесь газов. Он состоит из азота, кислорода, водяного пара, углекислого газа и др. Воздух тоже обладает массой и весом.

Если взвесить литровую колбу с воздухом, выкачать воздух и опять взвесить, увидим, что масса этого воздуха равна примерно 1 г.

В обычном школьном кабинете около 200 кг воздуха, а за сутки человек пропускает через лёгкие около 20–30 кг воздуха.

Поскольку воздух имеет массу, он притягивается к Земле под действием силы тяжести и образует оболочку, которую мы называем атмосферой.

Атмосфера – воздушная оболочка Земли.

У атмосферы нет чётких границ. По мере удаления от Земли её плотность уменьшается, и атмосфера постепенно переходит в космическое пространство. Но условную границу проводят по линии Кармана – на высоте около 100 км. Выше этой границы невозможны полёты самолетов. По линии Кармана определяют верхнюю границу государств.

Этот 100-километровый слой атмосферы обладает массой и притягивается к Земле. А по закону Паскаля верхние слои передают давление во все стороны, поэтому все тела на Земле испытывают атмосферное давление.

Атмосферное давление – давление, которое оказывает атмосфера на находящиеся в ней тела и земную поверхность под действием своего веса.

Вода массой 100 г давит на дно стакана с силой 1 Н. Если стакан закрыть тонкой гибкой пластиной (например, открыткой) и, придерживая ладонью, перевернуть, вода будет давить на пластину с такой же силой. Но, если убрать ладонь, вода не выльется. Почему?

Помимо веса воды, в опыте участвуют ещё две силы: сила атмосферного давления снизу, которая удерживает воду, и сила давления воздуха в стакане, которая «выдавливает» её. У воздуха в стакане и воздуха снаружи разное давление. Вода прогибает пластину и увеличивает объем воздуха в стакане. Но количество молекул воздуха остаётся неизменным, и давление газа уменьшается.

Эта разница давлений воздуха внутри и снаружи способна удерживать 100 г воды. И чем больше разница давлений изнутри и снаружи, тем сильнее проявляется действие атмосферного воздуха.

Этот опыт не дает возможность определить точное значение атмосферного давления, но подтверждает его существование.

Вопросы:

1. Что называют атмосферой?

2. Как доказать наличие веса у воздуха?

3. Почему воздух под действием теплового движения молекул не улетает в космическое пространство, а собирается вблизи Земли?

4. Как можно доказать наличие давления атмосферы?