Откъде идва въздухът?

Животът на Земята плува на дъното на океан от въздух. Посетителите от други места в Слънчевата система не биха намерили земната атмосфера привлекателна. Дори най-ранните форми на живот на Земята биха намерили сегашната земна въздушна маса токсична. И все пак жителите на Земята процъфтяват в тази уникална азотно-кислородна смес, която хората наричат ​​въздух.

Съществуването на въздух на Земята, подобно на атмосферата на други планети, е започнало още преди планетата да се е формирала. Текущата атмосфера на Земята се развива чрез поредица от събития, започнали с обединяваща се слънчева система.

Първата атмосфера на Земята, подобно на праха и скалите, образуващи ранната Земя, се събраха заедно с формирането на Слънчевата система. Тази първа атмосфера беше тънък слой от водород и хелий които издухаха от хаоса на горещите скали, които в крайна сметка щяха да се превърнат в Земята. Тази временна атмосфера на водород и хелий идва от остатъците от газообразната топка, превърнала се в слънце.

Горещата скална маса, която стана Земята, отне много време, за да се охлади. Вулканите избухвали и отделяли газове от вътрешността на Земята милиони години. Доминиращите отделящи се газове се състоят от въглероден диоксид, водна пара, сероводород и амоняк. С течение на времето тези газове се натрупват, за да образуват втората атмосфера на Земята. След около 500 милиона години, Земята се охлади достатъчно, за да започне да се натрупва вода, допълнително охлаждайки Земята и в крайна сметка образувайки първия океан на Земята.

Първите разпознаваеми на земята фосили, микроскопични бактерии, датират от около 3,8 милиарда години. Преди 2,7 милиарда години цианобактериите са населявали Световния океан. Цианобактерии освободен кислород в атмосферата чрез процеса на фотосинтеза. С увеличаването на кислорода в атмосферата въглеродният диоксид намалява, консумиран от фотосинтетичните цианобактерии.

В същото време слънчевата светлина кара атмосферния амоняк да се разпада на азот и водород. Повечето от водорода, по-лек от въздуха, се носеха нагоре и в крайна сметка избягаха в космоса. Азотът обаче постепенно се натрупва в атмосферата.

Преди около 2,4 милиарда години нарастващите азот и кислород в атмосферата доведоха до преминаване от ранната редуцираща атмосфера към съвременната окислителна атмосфера. Текущата атмосфера е 78% азот, 21% кислород, 0,9% аргон, 0,03% въглероден диоксид и малка Количествата други газове остават относително стабилни поради фотосинтезата на растенията и бактериите, балансирани от животните дишане.

Повечето от времето и живота на Земята се срещат в тропосферата, най-близкият до повърхността на Земята атмосферен слой. На морското равнище силата на въздушното налягане е равна 14,70 паунда на квадратен инч (psi). Тази сила идва от масата на цялата въздушна колона над всеки квадратен инч от повърхността. И така, откъде идва въздух в колата? Тъй като автомобилите не са херметически затворени контейнери, силата на въздуха над и около него изтласква въздуха в колата.

Но откъде идва въздухът в самолета? Самолетите са по-херметични от автомобилите, но не са напълно херметични. Силата на въздуха над и около самолета изпълва самолета с въздух. За съжаление съвременните самолети пътуват на или над 30 000 фута, където въздухът е твърде тънък за да дишат хората.

Увеличаването на въздушното налягане в кабината до оцеляващо налягане изисква пренасочване на част от въздуха от двигателите на самолета. Компресираният и нагряван от двигателите въздух се движи през серия охладители, вентилатори и колектори, преди да бъде добавен към въздуха в кабината на самолета. Датчиците за налягане отварят и затварят изходящ клапан, за да поддържат въздушното налягане в кабината между 5000 и 8000 фута над морското равнище.

Поддържането на по-голямо въздушно налягане при по-високи височини изисква увеличаване на структурната здравина на корпуса на самолета. Колкото по-голяма е разликата между вътрешното въздушно налягане и външното въздушно налягане, толкова по-силна е външната обвивка. Докато налягането на морското равнище е възможно, налягането, еквивалентно на 7000 фута над морското равнище, е около 11 psi, често се използва в самолетни кабини. Този натиск е удобен за повечето хора, като същевременно намалява масата на самолета.

И така, откъде идва въздух във вряща вода? Отговорът, просто казано, е разтворен въздух. Количеството въздух, разтворен във вода, зависи от температурата и налягането. С увеличаване на температурата количеството въздух, което може да се разтвори във вода, намалява. Когато водата достигне температура на кипене, 212 ° F (100 ° C), разтвореният въздух излиза от разтвора. Тъй като въздухът е по-малко плътен от водата, въздушните мехурчета се издигат на повърхността.

Обратно, количеството въздух, което може да се разтвори във вода, се увеличава с увеличаване на налягането. Точката на кипене на водата намалява с повишаване, тъй като налягането на въздуха намалява. Използването на капак увеличава налягането върху повърхността на водата, повишавайки температурата на кипене. Ефектът от по-ниското налягане върху температурите на кипене изисква корекции на рецептите при готвене на по-високи височини.