De onde vem o ar?

A vida na Terra nada no fundo de um oceano de ar. Visitantes de outras partes do sistema solar não achariam a atmosfera da Terra convidativa. Mesmo as primeiras formas de vida da Terra considerariam a massa de ar atual da Terra tóxica. No entanto, os habitantes da Terra prosperam nessa mistura única de nitrogênio e oxigênio que os humanos chamam de ar.

A existência de ar na Terra, como as atmosferas de outros planetas, começou antes mesmo de o planeta se formar. A atual atmosfera da Terra se desenvolveu por meio de uma sequência de eventos que começou com o sistema solar coalescente.

Primeira atmosfera da terra, como a poeira e as rochas que formam a Terra primitiva, juntaram-se à medida que o sistema solar se formou. Essa primeira atmosfera era uma fina camada de hidrogênio e hélio que explodiu com o caos de rochas quentes que eventualmente se tornariam a Terra. Essa atmosfera temporária de hidrogênio e hélio veio dos restos da bola gasosa que se tornou o sol.

A massa quente de rocha que se tornou a Terra demorou muito para esfriar. Vulcões borbulharam e liberaram gases do interior da Terra por milhões de anos. Os gases dominantes liberados consistiam em dióxido de carbono, vapor de água, sulfeto de hidrogênio e amônia. Com o tempo, esses gases se acumularam para formar a segunda atmosfera da Terra. Depois de cerca de 500 milhões de anos, a Terra resfriou o suficiente para que a água começasse a se acumular, resfriando ainda mais a Terra e, por fim, formando o primeiro oceano da Terra.

Os primeiros fósseis reconhecíveis da Terra, bactérias microscópicas, datam de aproximadamente 3,8 bilhões de anos. Por volta de 2,7 bilhões de anos atrás, as cianobactérias povoaram os oceanos do mundo. Cianobactéria oxigênio liberado para a atmosfera através do processo de fotossíntese. À medida que o oxigênio na atmosfera aumentava, o dióxido de carbono diminuía, consumido pelas cianobactérias fotossintéticas.

Ao mesmo tempo, a luz do sol fazia com que a amônia atmosférica se transformasse em nitrogênio e hidrogênio. A maior parte do hidrogênio mais leve que o ar flutuou para cima e finalmente escapou para o espaço. O nitrogênio, entretanto, gradualmente se acumulou na atmosfera.

Cerca de 2,4 bilhões de anos atrás, o aumento de nitrogênio e oxigênio na atmosfera levou a uma mudança da atmosfera redutora inicial para a moderna atmosfera oxidante. A atmosfera atual de 78 por cento de nitrogênio, 21 por cento de oxigênio, 0,9 por cento de argônio, 0,03 por cento de dióxido de carbono e pequenas quantidades de outros gases permanecem relativamente estáveis ​​devido à fotossíntese de plantas e bactérias balanceadas por animais respiração.

A maior parte do clima e da vida na Terra ocorrem na troposfera, a camada atmosférica mais próxima da superfície da Terra. Ao nível do mar, a força da pressão do ar é igual 14,70 libras por polegada quadrada (psi). Essa força vem da massa de toda a coluna de ar acima de cada centímetro quadrado de uma superfície. Então, de onde vem o ar de um carro? Como os carros não são contêineres herméticos, a força do ar acima e ao redor do carro empurra o ar para dentro.

Mas de onde vem o ar de um avião? Os aviões são mais herméticos do que os carros, mas não completamente herméticos. A força do ar acima e ao redor do avião enche o avião de ar. Infelizmente, os aviões modernos cruzam a 30.000 pés ou mais, onde o o ar é muito rarefeito para os humanos respirarem.

Aumentar a pressão do ar da cabine para uma pressão de sobrevivência requer o redirecionamento de parte do ar dos motores do avião. O ar comprimido e aquecido pelos motores passa por uma série de resfriadores, ventiladores e coletores antes de ser adicionado ao ar da cabine do avião. Os sensores de pressão abrem e fecham uma válvula de saída para manter a pressão do ar da cabine entre 5.000 e 8.000 pés acima do nível do mar.

Manter uma maior pressão do ar em altitudes mais elevadas requer o aumento da resistência estrutural do casco do avião. Quanto maior for a diferença entre a pressão do ar interior e a pressão do ar exterior, mais forte é a camada exterior necessária. Embora a pressão ao nível do mar seja possível, a pressão equivalente a 7.000 pés acima do nível do mar, cerca de 11 psi, é frequentemente usado em cabines de aviões. Essa pressão é confortável para a maioria das pessoas, ao mesmo tempo que reduz a massa do avião.

Então, de onde vem o ar da água fervente? A resposta, simplesmente, é ar dissolvido. A quantidade de ar dissolvido na água depende da temperatura e da pressão. Conforme a temperatura aumenta, a quantidade de ar que pode ser dissolvida na água diminui. Quando a água atinge a temperatura de ebulição, 212 ° F (100 ° C), o ar dissolvido sai da solução. Como o ar é menos denso que a água, as bolhas de ar sobem para a superfície.

Por outro lado, a quantidade de ar que pode ser dissolvido na água aumenta à medida que a pressão aumenta. O ponto de ebulição da água diminui com a elevação porque a pressão do ar diminui. O uso de uma tampa aumenta a pressão na superfície da água, aumentando a temperatura de ebulição. O efeito da pressão mais baixa nas temperaturas de ebulição requer ajustes de receita ao cozinhar em altitudes mais elevadas.