No kurienes nāk gaiss?

Dzīve uz Zemes peld gaisa okeāna dibenā. Apmeklētājiem no citām Saules sistēmas daļām Zemes atmosfēra nebūtu pievilcīga. Pat agrīnās Zemes dzīvības formas Zemes pašreizējā gaisa masa būtu toksiska. Tomēr Zemes iedzīvotāji plaukst šajā unikālajā slāpekļa un skābekļa maisījumā, ko cilvēki sauc par gaisu.

Gaisa esamība uz Zemes, tāpat kā citu planētu atmosfēra, sākās vēl pirms planētas veidošanās. Zemes pašreizējā atmosfēra attīstījās notikumu secībā, kas sākās ar apvienojas Saules sistēma.

Zemes pirmā atmosfēra, tāpat kā agrīno Zemi veidojošie putekļi un akmeņi, kopā veidojās Saules sistēma. Šī pirmā atmosfēra bija plāns slānis ūdeņradis un hēlijs kas pūta prom no haosu karstajiem akmeņiem, kas galu galā kļūs par Zemi. Šī īslaicīgā ūdeņraža un hēlija atmosfēra radās no gāzveida lodītes paliekām, kas kļuva par sauli.

Karstajai klinšu masai, kas kļuva par Zemi, vajadzēja ilgu laiku atdzist. Vulkāni miljoniem gadu burbuļoja un atbrīvoja gāzes no Zemes iekšienes. Dominējošās izdalītās gāzes sastāvēja no oglekļa dioksīda, ūdens tvaikiem, sērūdeņraža un amonjaka. Laika gaitā šīs gāzes uzkrājās, veidojot otro Zemes atmosfēru. Pēc apmēram

Zemes pirmās atpazīstamās fosilijas, mikroskopiskās baktērijas, datētas ar aptuveni 3,8 miljardiem gadu. Pirms 2,7 miljardiem gadu zilaļģes apdzīvoja pasaules okeānus. Cianobaktērijas izdalīts skābeklis fotosintēzes procesā atmosfērā. Palielinoties skābeklim atmosfērā, samazinājās oglekļa dioksīds, ko patērēja fotosintētiskās cianobaktērijas.

Tajā pašā laikā saules gaisma izraisīja atmosfēras amonjaka sadalīšanos slāpeklī un ūdeņradī. Lielākā daļa par gaisu vieglāka ūdeņraža peldēja uz augšu un galu galā aizbēga kosmosā. Slāpeklis tomēr pamazām veidojās atmosfērā.

Aptuveni pirms 2,4 miljardiem gadu slāpekļa un skābekļa pieaugums atmosfērā noveda pie pārejas no agri reducējošās atmosfēras uz moderno oksidējošā atmosfēra. Pašreizējā atmosfērā ir 78 procenti slāpekļa, 21 procents skābekļa, 0,9 procenti argona, 0,03 procenti oglekļa dioksīda un maza citu gāzu daudzums saglabājas samērā stabils, pateicoties dzīvnieku un baktēriju fotosintēzei elpošana.

Lielākā daļa Zemes laika apstākļu un dzīves notiek troposfērā - atmosfēras slānī, kas atrodas vistuvāk Zemes virsmai. Jūras līmenī gaisa spiediena spēks ir vienāds 14,70 mārciņas uz kvadrātcollu (psi). Šis spēks rodas no visas gaisa kolonnas masas virs katra virsmas kvadrātcentimetra. Tātad, no kurienes automašīnā nāk gaiss? Tā kā automašīnas nav hermētiski noslēgti konteineri, gaisa spēks, kas atrodas virs un ap automašīnu, izstumj gaisu automašīnā.

Bet no kurienes lidmašīnā nāk gaiss? Lidmašīnas ir hermētiskākas nekā automašīnas, bet ne pilnīgi hermētiskas. Gaisa spēks virs plaknes un tās apkārtnē piepilda lidmašīnu ar gaisu. Diemžēl mūsdienu lidmašīnas kursē vismaz 30 000 pēdu augstumā gaiss ir pārāk plāns lai cilvēki elpotu.

Palielinot salona gaisa spiedienu līdz izturīgam spiedienam, ir nepieciešams novirzīt daļu gaisa no lidmašīnas dzinējiem. Pirms pievienošanas gaisam lidmašīnas salonā dzinēju saspiests un uzkarsēts gaiss pārvietojas caur virkni dzesētāju, ventilatoru un kolektoru. Spiediena sensori atver un aizver izplūdes vārstu, lai saglabātu salona gaisa spiedienu no 5000 līdz 8000 pēdām virs jūras līmeņa.

Lai uzturētu lielāku gaisa spiedienu augstākā augstumā, ir jāpalielina lidmašīnas korpusa strukturālā izturība. Jo lielāka ir atšķirība starp iekšējo gaisa spiedienu un ārējo gaisa spiedienu, jo spēcīgāks ir vajadzīgs ārējais apvalks. Kaut arī jūras līmeņa spiediens ir iespējams, spiediens ir līdzvērtīgs 7000 pēdām virs jūras līmeņa 11 psi, bieži izmanto lidmašīnu kajītēs. Šis spiediens ir ērts lielākajai daļai cilvēku, vienlaikus samazinot lidmašīnas masu.

Tātad, no kurienes gaiss rodas verdošā ūdenī? Atbilde, vienkārši sakot, ir izšķīdis gaiss. Ūdenī izšķīdušā gaisa daudzums ir atkarīgs no temperatūras un spiediena. Palielinoties temperatūrai, samazinās gaisa daudzums, ko var izšķīdināt ūdenī. Kad ūdens sasniedz vārīšanās temperatūru 212 ° F (100 ° C), izšķīdušais gaiss iziet no šķīduma. Tā kā gaiss ir mazāk blīvs nekā ūdens, gaisa burbuļi paceļas uz virsmu.

Un otrādi, gaisa daudzums, ko var izšķīdināt ūdenī, palielinās, palielinoties spiedienam. Ūdens viršanas temperatūra samazinās, paaugstinoties gaisa spiedienam. Vāka izmantošana palielina spiedienu uz ūdens virsmu, palielinot viršanas temperatūru. Zemāka spiediena ietekmei uz vārīšanās temperatūru ir jāpielāgo recepte, gatavojot ēdienu augstāk.