Skąd pochodzi powietrze?

Zawartość

• Istnienie powietrza
• Pierwsza atmosfera Ziemi
• Druga atmosfera Ziemi
• Trzecia (i obecna) atmosfera Ziemi
• Życie w oceanie powietrza
• Powietrze (prawie) wszędzie

Życie na Ziemi pływa na dnie oceanu powietrza. Odwiedzający z innego miejsca w Układzie Słonecznym nie uznaliby atmosfery ziemskiej za zachęcającą. Nawet najwcześniejsze formy życia na Ziemi uważałyby, że obecna na Ziemi masa powietrza jest toksyczna. Jednak mieszkańcy Ziemi kwitną w tej wyjątkowej mieszaninie azot-tlen, którą ludzie nazywają powietrzem.

Istnienie powietrza

Istnienie powietrza na Ziemi, podobnie jak atmosfery innych planet, rozpoczęło się jeszcze przed powstaniem planety. Obecna atmosfera Ziemi rozwinęła się poprzez sekwencję wydarzeń, które zaczęły się od koalescencyjny układ słoneczny.

Pierwsza atmosfera Ziemi

Pierwsza atmosfera Ziemi, jak pył i skały tworzące wczesną Ziemię, połączyła się, gdy powstał Układ Słoneczny. Ta pierwsza atmosfera była cienką warstwą wodór i hel które rozwiały chaos gorących skał, które ostatecznie przekształciłyby się w Ziemię. Ta tymczasowa atmosfera wodoru i helu pochodziła z resztek gazowej kuli, która stała się słońcem.

Druga atmosfera Ziemi

Gorąca masa skały, która stała się Ziemią, długo się ochładzała. Wulkany bulgotały i uwalniały gazy z wnętrza Ziemi przez miliony lat. Dominujące uwalniane gazy składały się z dwutlenku węgla, pary wodnej, siarkowodoru i amoniaku. Z biegiem czasu gazy te gromadziły się, tworząc drugą ziemską atmosferę. Po około 500 milionów lat, Ziemia ochłodziła się wystarczająco, aby woda zaczęła się gromadzić, dodatkowo chłodząc Ziemię i ostatecznie tworząc pierwszy ocean Ziemi.

Trzecia (i obecna) atmosfera Ziemi

Pierwsze rozpoznawalne na ziemi skamieliny, mikroskopijne bakterie, pochodzą z około 3,8 miliarda lat. 2,7 miliarda lat temu sinice zaludniły oceany światów. Cyjanobakteria uwolniony tlen do atmosfery poprzez proces fotosyntezy. Gdy tlen w atmosferze wzrastał, dwutlenek węgla zmniejszał się, zużywany przez fotosyntetyczne sinice.

Jednocześnie światło słoneczne spowodowało, że amoniak atmosferyczny rozpadł się na azot i wodór. Większość lżejszego od powietrza wodoru unosiła się w górę i ostatecznie uciekła w kosmos. Jednak azot stopniowo narastał w atmosferze.

Około 2,4 miliarda lat temu rosnący azot i tlen w atmosferze doprowadziły do ​​przejścia z wczesnej atmosfery redukującej do nowoczesnej atmosfera utleniająca. Obecna atmosfera 78 procent azotu, 21 procent tlenu, 0,9 procent argonu, 0,03 procent dwutlenku węgla i niewielkie ilości innych gazów pozostaje względnie stabilna dzięki fotosyntezie roślin i bakterii zrównoważonych przez oddychanie zwierząt.

Życie w oceanie powietrza

Większość pogody i życia na Ziemi występuje w troposferze, warstwie atmosferycznej znajdującej się najbliżej powierzchni Ziemi. Na poziomie morza siła ciśnienia powietrza jest równa 14,70 funta na cal kwadratowy (psi). Siła ta pochodzi z masy całej kolumny powietrza nad każdym centymetrem kwadratowym powierzchni. Skąd więc powietrze w samochodzie? Ponieważ samochody nie są szczelnymi pojemnikami, siła powietrza nad i wokół samochodu wpycha powietrze do samochodu.

Ale skąd powietrze pochodzi z samolotu? Samoloty są bardziej hermetyczne niż samochody, ale nie są całkowicie hermetyczne. Siła powietrza powyżej i otaczającego samolot wypełnia samolot powietrzem. Niestety, nowoczesne samoloty poruszają się na wysokości 30 000 stóp lub powyżej, gdzie powietrze jest zbyt rzadkie, aby ludzie mogli oddychać.

Zwiększenie ciśnienia powietrza w kabinie do ciśnienia, które może przetrwać, wymaga przekierowania części powietrza z silników samolotów. Powietrze sprężone i ogrzewane przez silniki przepływa przez szereg chłodnic, wentylatorów i kolektorów, zanim zostanie dodane do powietrza w kabinie samolotu. Czujniki ciśnienia otwierają i zamykają zawór odpływowy, aby utrzymać ciśnienie powietrza w kabinie na wysokości od 5000 do 8000 stóp nad poziomem morza.

Utrzymanie większego ciśnienia powietrza na wyższych wysokościach wymaga zwiększenia wytrzymałości strukturalnej skorupy samolotów. Im większa różnica między wewnętrznym a zewnętrznym ciśnieniem powietrza, tym silniejsza wymagana jest zewnętrzna powłoka. Podczas gdy ciśnienie na poziomie morza jest możliwe, ciśnienie równoważne 7000 stóp nad poziomem morza, około 11 psi, jest często stosowany w kabinach samolotów. Ciśnienie to jest wygodne dla większości ludzi przy jednoczesnym zmniejszeniu masy samolotu.

Powietrze (prawie) wszędzie

Skąd więc powietrze we wrzącej wodzie? Po prostu odpowiedź brzmi: rozpuszczone powietrze. Ilość powietrza rozpuszczonego w wodzie zależy od temperatury i ciśnienia. Wraz ze wzrostem temperatury zmniejsza się ilość powietrza, które można rozpuścić w wodzie. Gdy woda osiągnie temperaturę wrzenia, 100 ° C, 212 ° F, rozpuszczone powietrze wydostaje się z roztworu. Ponieważ powietrze jest mniej gęste niż woda, pęcherzyki powietrza unoszą się na powierzchnię.

I odwrotnie, ilość powietrza, które można rozpuścić w wodzie wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia. Temperatura wrzenia wody zmniejsza się wraz z podniesieniem, ponieważ zmniejsza się ciśnienie powietrza. Zastosowanie pokrywki zwiększa nacisk na powierzchnię wody, zwiększając temperaturę wrzenia. Wpływ niższego ciśnienia na temperatury wrzenia wymaga dostosowania przepisu podczas gotowania na wyższych wysokościach.