Powietrze jest wszędzie wokół nas, a mimo to nie możemy go zobaczyć ani dotknąć. Choć wydaje się być lekkie jak piórko, w rzeczywistości ma swoją masę, która wpływa na wszystko, co nas otacza. Zaskakujące jest to, że nawet niewielka przestrzeń, jak twój pokój, zawiera kilkadziesiąt kilogramów tego niewidzialnego gazu! Sprawdźmy razem, jak można to udowodnić przy pomocy prostych eksperymentów domowych i przekonajmy się, że powietrze wcale nie jest tak nieuchwytne, jak mogłoby się wydawać.
Jak zważyć powietrze w domu – prosty eksperyment
Zważenie powietrza w warunkach domowych jest prostsze niż myślisz! Potrzebujesz tylko kilku przedmiotów:
- 2 identyczne balony
- patyk o długości 30 cm
- mocną nić
- taśmę klejącą
Nadmuchaj jeden balon i zawiąż go. Drugi zostaw pusty. Przymocuj oba balony do końców patyka i zawieś konstrukcję na nici dokładnie w środku. Pusty balon uniesie się do góry, a napełniony powietrzem opuści w dół.
1 litr powietrza waży około 1,29 grama przy temperaturze 0°C. Ten prosty eksperyment pokazuje, że powietrze ma masę, choć na co dzień tego nie zauważamy.
Ciekawostka: Powietrze w przeciętnym pokoju o wymiarach 4x4x2,5m waży aż 51,6 kg!
Dlaczego powietrze ma różną wagę zimą
Zimą powietrze jest gęstsze i cięższe niż latem. Gdy temperatura spada do 0°C, masa 1 m³ powietrza wynosi około 1,29 kg, podczas gdy w temperaturze 30°C waży tylko 1,16 kg. Ta różnica ma praktyczne znaczenie w wielu dziedzinach.
Zimne powietrze zawiera więcej cząsteczek w tej samej objętości. Dlatego samoloty potrzebują krótszego rozbiegu zimą, a samochody spalają mniej paliwa. Zjawisko to wpływa też na naszą aktywność fizyczną – przy niższych temperaturach organizm otrzymuje więcej tlenu z każdym wdechem.
- Przy -20°C powietrze jest o 15% cięższe niż przy +20°C
- Różnica wagi wpływa na pracę turbin wiatrowych
- Zimą łatwiej napompować opony w samochodzie
Co wpływa na ciężar powietrza atmosferycznego
Na ciężar powietrza atmosferycznego ma wpływ temperatura, wysokość nad poziomem morza oraz wilgotność. Ciepłe powietrze unosi się do góry, bo jest lżejsze od zimnego. Dlatego w górach oddycha się trudniej – powietrze jest tam rzadsze.
Im wyżej się znajdujemy, tym ciśnienie atmosferyczne spada o około 1 hPa na każde 8 metrów. Na wysokości 5500 metrów ciśnienie jest o połowę niższe niż na poziomie morza!
- Wilgotność zwiększa masę powietrza o 0,1-3%
- Różnica temperatury o 30°C zmienia gęstość powietrza o 11%
- Zanieczyszczenia mogą zwiększyć masę powietrza nawet o 5%
Ciekawostka: Powietrze w pomieszczeniu o wymiarach 5x4x3m waży około 75 kg!
Ile waży powietrze w pokoju – obliczenia
Aby obliczyć masę powietrza w pokoju, musimy znać jego objętość i gęstość. Standardowa gęstość powietrza wynosi 1,225 kg/m³ przy temperaturze 15°C i ciśnieniu 1013,25 hPa. Weźmy przykładowy pokój o wymiarach 4 x 3 x 2,5 metra.
- Objętość pokoju: 4 x 3 x 2,5 = 30 m³
- Masa powietrza: 30 m³ x 1,225 kg/m³ = 36,75 kg
Ciekawostka: masa powietrza w pokoju zmienia się o około 4% przy zmianie temperatury o każde 10°C. To sporo – w naszym przykładowym pomieszczeniu różnica może wynieść nawet 1,47 kg!
Zabawne, że siedząc w pokoju, nad głową mamy ciężar równy wadze 8-letniego dziecka!
Powietrze ma swoją wagę, choć na co dzień tego nie odczuwamy. Eksperyment z balonem i wagą kuchenną może to udowodnić w prosty sposób. Czy wiesz, że kilogram powietrza zajmuje objętość około 1000 litrów? Następnym razem, gdy będziesz brać głęboki oddech, zastanów się, ile gramów powietrza właśnie wciągnąłeś do płuc!
