На какой высоте воздух становится разряженным. Как создать разрежение воздуха простым способом

Плотность воздуха неодинакова. Там, где она меньше, воздух разреженный. Давайте узнаем, что значит разреженный воздух и какими особенностями он характеризуется.

Газовая оболочка Земли

Воздух - неосязаемая, но крайне важная составляющая нашей планеты. Он участвует в процессе обмена энергии, поддерживая все жизненные функции организмов. Он способствует передаче звуков, препятствует переохлаждению Земли и защищает её от чрезмерного влияния солнечной радиации.

Воздух - это внешняя оболочка планеты, называемая атмосферой. Он состоит из множества газов: неона, аргона, водорода, метана, гелия, криптона и т. д. Основная доля приходится на кислород и азот, которые составляют от 98% до 99% воздуха.

Соотношение газов и их количество может изменяться. Так, из-за выхлопов машин и выбросов заводов городской воздух больше насыщен углекислым газом. В лесах, на местности, где нет производств, увеличивается количество кислорода. А вот в районе пастбищ растет доля метана, который выделяют коровы в процессе пищеварения.

Плотность воздуха

На плотность газовой оболочки влияет много факторов, в разных уголках планеты и на разных высотах она отличается. Воздух с небольшой плотностью - это разреженный воздух (от слова «редкий»). Чем он реже, тем дальше его молекулы находятся друг от друга.

Плотность показывает, сколько воздуха находится в одном кубическом метре объема. В качестве стандарта этой величины выбрано значение 1,293 килограмм на кубический метр при нормальных условиях и сухом воздухе.

В физической науке принято различать плотность удельную и массовую. Удельная определяет, в одном кубическом метре. Она зависит от географической широты и иннерции от вращения планеты. Массовая определяется исходя из барометрического давления, абсолютной температуры и удельной газовой постоянной.

Главные закономерности возникновения и принципы разреженного воздуха описаны законом Гей-Люссака и Бойля-Мариотта. Согласно им, чем больше температура и ниже давление, тем воздух более редкий. Вместе с этим, важна и его влажность: с её возрастанием плотность уменьшается.

Разреженный воздух и высота

Сила притяжения Земли, как магнит, притягивает все доступные ей тела к себе. Поэтому мы ходим, а не хаотично витаем в пространстве. Поэтому молекул вещества собирается больше именно внизу, а значит, его плотность и давление тоже выше у земной поверхности. Чем дальше от неё, тем эти показатели меньше.

Вы замечали, что с подъемом на большие высоты, например в горах, дышать становится тяжелее? Все из-за того, что там разреженный воздух. С высотой общее содержание кислорода в одном литре воздуха становится меньше. Он не насыщает кровь должным образом, и мы испытываем трудности в дыхании.

Высоты горы Эверест - 8488 метров. На её вершине плотность воздуха составляет треть от стандартной плотности на уровне моря. Заметить изменения человек может уже на высоте от 1500 до 2500 метров. Дальше изменение плотности и давления чувствуется острее и уже представляет потенциальный риск для здоровья.

Наиболее разряженный воздух характерен для экзосферы - внешнего слоя атмосферы. Она начинается с высоты 500-1000 километров над Она плавно переходит в открытый космос, где пространство приближено к состоянию вакуума. Давление и плотность газа в космосе очень низкие.

Вертолет и разреженный воздух

От плотности воздуха зависит очень многое. Например, она определяет «потолок» для подъема над земной поверхностью. Для человека он составляет десять тысяч метров. Но чтобы подняться так высоко, необходима длительная подготовка.

У летательных аппаратов тоже есть свой предел. У вертолетов он составляет примерно 6 тысяч метров. Гораздо меньше, чем у самолетов. Все объясняется особенностями конструкции и принципами работы этой «птички».

Подъемную силу вертолет приобретает при помощи винтов. Они вертятся, разделяя воздух на два потока: над ними и под ними. В верхней части воздух движется по направлению винтов, в нижней части - против. Таким образом, плотность под крылом аппарата становится больше, чем над ним. Вертолет словно опирается на воздух под собой и взлетает.

Разреженный воздух не позволяет создать нужного давления. В таких условиях потребуется сильно увеличить мощность двигателя и скорость движения винтов, что не выдержат сами материалы. Как правило, вертолеты летают в более плотном воздухе на высотах 3-4 тысячи метров. Лишь однажды пилот Жан Буле поднял свою машину на 12,5 тысяч метров, правда, при этом загорелся двигатель.

Cтраница 1

Разрежение воздуха на большой высоте приводит к тому, что в каждый из цилиндров двигателя воздуха попадает меньше, чем в обычных условиях, количество же топлива, поступающего в цилиндр, остается практически неизменным. Таким образом, при работе на большой высоте смесь в цилиндрах двигателя становится богаче. Для сохранения состава смеси неизменным необходимо несколько уменьшить сечение главного жиклера карбюратора. Это достигается завертыванием регулировочной иглы главного жиклера карбюратора. Завертывать иглу следует осторожно не более чем на / е оборота за каждый раз, добиваясь, чтобы двигатель работал, сохраняя приемистость.  

Разрежение воздуха и газов.  

Разрежение воздуха в системе прибора под испытуемым слоем должно быть таким, чтобы был обеспечен кнудсеновский режим течения. Для этого необходимо проверить независимость перепада давления в слое от давления воздуха под измеряемым образцом.  

При разрежении воздуха в ВЗК, установленного на поверхность груза, создается разница давления по сравнению с атмосферным по всей площади, ограниченной стенками герметизирующего уплотнения.  

Но одного разрежения воздуха недостаточно. Газовой молекуле необходимо разорвать оковы земного притяжения. А для этого ее скорость должна достигнуть второй космической скорости (11 3 км / сек) и быть направленной вверх. Такая скорость называется параболической, так как из небесной механики известно, что обладающие ею частицы улетают по параболической траектории, фокус которой находится в центре земного шара.  

Внутри смерча разрежение воздуха настолько велико, что иногда сооружения, оказавшиеся на его пути, разрушаются от взрыва вследствие напора воздуха изнутри. Происходит то же самое, что от ударной волны в фазе разрежения.  

Для измерения разрежения воздуха и других газов обычно пользуются прибором, который называется вакуумметром.  

Внутри колеса создается разрежение воздуха, а в направляющем кожухе - повышенное давление. Таким образом, подсос воздуха осуществляется в осевом направлении, а выхлоп - по касательной и ротору.  

Наибольшие давления или разрежения воздуха часто измеряются в миллиметрах водяного столба. Давление (или напор), выраженное в миллиметрах водяного столба, численно равно давлению в килограммах на квадратный метр.  

Для измерения давления или разрежения воздуха применяют тя-гонапоромеры и микроманометры, присоединяемые к измеряемой среде при помощи резиновых или металлических (стационарное присоединение) трубок.  

При достижении нужной степени разрежения воздуха в форвакуум-ной камере вакуумный затвор 8 а, отделяющий форкамеру от нагревательной печи, открывается и исходный материал при помощи толкателя 10 подается в печь 8, после чего затвор 8 а вновь закрывается.  

В зависимости от степени разрежения воздуха над индикаторной жидкостью различают способ аквариума и способ бароаква-риума.  

В первую очередь стоит упомянуть, что речь пойдет о значении слова «разреженный», а не «разряженный». «Разряженный» означает «быть лишенным заряда».

Разряженным может быть револьвер, а воздух - разреженный.

Что такое разреженный воздух

Слово «разреженный» происходит от прилагательного «редкий». То есть с пониженной плотностью. Это состояние воздуха, когда количество молекул на кубический сантиметр пространства становится меньше, чем в воздухе, которым все привыкли дышать.

В природе он встречается на высоте. Например, в горах или в слоях атмосферы, в которые можно подняться на самолете. Чем выше подниматься над уровнем океана, тем более разреженным будет становиться воздух. В итоге он превратится в вакуум, то есть полное отсутствие молекул воздуха в пространстве.

Снижение плотности с набором высоты происходит потому, что чем дальше от земли, тем меньше на частички кислорода воздействует сила притяжения земли. Получается, что максимальная плотность воздуха у поверхности, особенно там, где произрастает много растений, а в открытом космосе воздуха нет совсем, там полный вакуум. А также разредить воздух можно искусственно.

В самолетах

Пассажирский самолет поднимается над поверхностью земли примерно на 10-12 км. Летающие аппараты с ракетным и турбореактивным двигателем поднимаются и до 100 км, но обывателям на них не попасть, на них летают только специально подготовленные для этого люди. На такой высоте жизнедеятельность человеческого организма невозможна. Если в самолете, находящимся в полете, открыть дверь или произойдет аварийная разгерметизация кабины, то все пассажиры в самолете моментально погибнут.

Но даже в герметичном закрытом салоне люди испытают дискомфортные ощущения:

• повышенное давление;
• закладывает уши;
• отекают ноги.

Частые полеты на самолете идут отнюдь не на пользу здоровью. Перепады давления, большое содержание оксида углерода, слишком большое ускорение - все это влияет на сердечно-сосудистую систему. Беременным и больным гипертонией вообще не рекомендуют передвигаться таким способом.

В горах

Самая высокая точка на земле — это вершина горы Эверест. Максимальная точка этой горы достигает более 8 тысяч метров, и это очень высоко.

Инстинктивно человек боится высоты и стремится спуститься пониже. Происходит это не только потому, что с высокого места можно упасть, но и потому, что высота может пагубно и даже фатально влиять на человеческое здоровье.

К свойствам разреженного воздуха невозможно полностью привыкнуть, но можно адаптироваться. Альпинисты, которые поднимаются высоко в горы, годами готовятся к этому. А также знают, что подниматься нужно постепенно, набрав определенную высоту - нужно к ней привыкнуть. Если неподготовленный человек поднимется резко на Эверест или даже гору значительно ниже, то его наверняка подкосит горная болезнь. Для здорового крепкого человека критичная высота от 2,5 км и выше, а для больного или пожилого - от 1 км и выше. Симптомы этой болезни следующие:

• головная боль и головокружение;
• одышка;
• рвота;
• резкий упадок сил, а потом внезапный прилив сил;
• неадекватное восприятие действительности.

Если у человека есть ощущение, что он резко стал счастлив, то это очень нехороший признак. За ним последует сонливость, а если уснуть, то уже не проснешься.

Самое страшное, что горная болезнь может долгое время протекать практически бессимптомно, а потом человек резко теряет сознание. Если ничего не предпринимать и немедленно не спуститься, то человек умрет. Губительнее всего гипоксия или недостаток кислорода для центральной нервной системы.

Лечение разреженным воздухом

Но ведь существует мнение, что горный воздух очень полезен. И это мнение справедливо, более того, существует даже оротерапия - лечение и восстановление разреженным воздухом.

Принцип терапии заключен в помещении человека в капсулу с разреженным воздухом в определенной концентрации.

Эффективна оротерапия в следующих случаях:

• аллергические реакции организма;
• заболевания центральной нервной системы;
• профилактика патологии беременности;
• анемия;
• необходимость стимуляции регенерации.

Применяется методика в России с 1987 года. Проводиться такое лечение должно исключительно в клинических условиях и под наблюдением врача. Ведь и электрический ток, и радиоактивное излучение в неправильных дозах убивают, а в точно подсчитанных лечат. Разредить воздух в клинических условиях позволяет генератор горного воздуха.

Поскольку давление воздуха на высоте меньше, чем на уровне моря, воздух там менее плотный, разряжённый. При каждом вдохе в Ваших лёгких оказывается меньше кислорода, а именно его молекул, чем при дыхании в низине, ближе к уровню моря. При этом содержание кислорода (его процент) в воздухе не изменяется.

Это означает, что в таких условиях организму человека труднее усвоить необходимое ему количество кислорода, чем когда он находится на уровне моря. Когда потребность организма в кислороде превышает возможность абсорбировать его из разрежённого воздуха (такое может произойти при значительных физических нагрузках), развивается гипоксия – кислородная недостаточность. Причиной появления гипоксии ещё до начала спуска с горы часто является тяжёлая физическая нагрузка, которую испытывает райдер при восхождении. Признаки и симптомы гипоксии включают утомление, головокружение, слабость и полный упадок сил. Вам кажется, что работа, которую Вы делаете, гораздо труднее, чем обычно.

К счастью, гипоксии легко избежать. Находясь высоко над уровнем моря, надо ограничить свою физическую активность и чаще отдыхать. Уделите сборам дополнительное время, не берите больше, чем это необходимо и помните, что в горах каждый килограмм – за три. Следите за тем, что бы у Вас не сбивалось дыхание. Если Вы живёте высоко над уровнем моря, или много времени проводите в горах, то Ваш организм, привыкший к разряжённому воздуху, меньше подвержен гипоксии.

Состояние гипоксии может наступить неожиданно, в завершающей фазе Ваших физических упражнений. В низине на Ваш организм воздействует давление атмосферы в большей степени, нежели в горах и Ваш организм легко получает необходимый ему кислород. В горах, в разряжённой атмосфере, после тяжёлых физических нагрузок тяжело восстановить своё дыхание.

Почувствовав признаки гипоксии, сразу же прекратите прилагать всякие физические усилия, передохните и восстановите дыхание. Возобновите активность только после того, как дыхание нормализуется, и делайте всё в более медленном темпе. Если Вы немного устали, выполняя физические упражнения, отдохните и восстановите дыхание до следующего подъёма в гору.

Интенсивность развития горной болезни в зависимости от высоты:

1000-2500 Физически не тренированные люди испытывают некоторую вялость, лёгкое головокружение, учащённое сердцебиение. Но симптомов горной болезни пока нет.

2500-3000 Большинство физически здоровых людей уже будут чувствовать действие высоты и разряженного воздуха. Появится головная боль, возможны боли в мышцах и суставах, возможно снижение аппетита, нарушения ритма дыхания, сонливость. Но ярко выраженных симптомов горной болезни, скорее всего не будет. Но у некоторых не тренированных, или ослабленных людей могут возникнуть отклонения в поведении. Приподнятое настроение, излишняя жестикуляция и словоохотливость, беспричинное веселье и смех. Очень похоже на небольшое алкогольное опьянение.

4000-5000 Возможно здесь она и появится. Горная болезнь. В своих самых неприятных симптомах. Острая и тяжело протекающая горная болезнь в отдельных случаях может иметь место быть. Резкое ухудшение дыхания, нарушение ритма дыхательных движений, жалобы на удушье. Нередки тошнота и рвота, боли в области живота. Возбуждённое состояние сменяется апатией, безразличием, упадком настроения, меланхолия. Ярко выраженные симптомы горной болезни могут проявиться не сразу, а после некоторого времени пребывания на этой высоте.

5000-7000 Ощущение общей усталости, упадка сил, тяжести во всём теле. Боль в висках. При резких движениях – головокружение. Губы приобретают сине-лиловый оттенок, температура тела повышается. Из носа и лёгким могут отмечаться выделения крови. А иногда и желудочные кровотечения. Возникают галлюцинации.

Горною болезнь лучше всего победить акклиматизацией. До наступления самой болезни. Акклиматизируйтесь заранее. Употребляйте больше витаминов и углеводов. Важнейшим условием здесь – полный отказ от употребления алкоголя и никотина.

В случае приступа первая помощь, как говорилось выше – прекращение всех физических нагрузок, в случае обморока – искусственное дыхание, отдых.

Профилактика горной болезни, повторимся – акклиматизация. Делайте привал и отдыхайте. Пускай организм сам привыкнет к этой высоте, адаптируется к новым условиям. Но в очень тяжёлых случаях рекомендуется немедленный спуск в долину. Там горная болезнь сама пройдёт. Профилактическими средствами являются: кофеин – 0.1 гр., пирамидон – 0.3 гр., усиленное питание, витамины, глюкоза с витамином С.

Используя русский перевод, учебник Adventures in Diving PADI и 1000+1 совет туристу

Количество кислорода и азота резко сокращается с высотой. Все дело в разности давлений между верхними и нижними слоями атмосферы. Верхние слои сильно давят на нижние, поэтому в последних намного больше воздуха и ниже его давление. Альпинисты, поднимаясь на большую высоту, испытывают некоторые трудности.

Все зависит от высоты, на которой находится человек. Если она не превышает 1 км, разница почти неощутима, и никакого вреда для организма не будет. Высота от 1 до 3 км также не может нанести вреда здоровому человеку (организм легко компенсирует недостаток кислорода). Больным же людям, особенно тем, кто страдает астмой, не следует отправляться в столь опасное путешествие.

На высоте от 5 до 6 км организм здорового человека мобилизирует все системы и заставляет их работать в усиленном режиме из-за недостатка кислорода. Подготовленный человек справляется с такой высотой, поэтому здесь часто располагаются различные исследовательские базы и обсерватории. Здоровый сон и правильное питание помогают организму ученых справляться со стрессовой ситуацией.

Места, расположенные на высоте от 7 км и выше, непригодны для жизни людей. Кислорода здесь настолько мало, что кровь не может в полной мере доставлять его всем органам. Они начинают испытывать кислородное голодание. Человек чувствует усталость, головную боль, ухудшается общее состояние. На высоте от 8 км и выше человек может провести не более 3 дней.

Жизнь в горной местности

Обитатели горных районов имеют гораздо лучшее здоровье и дольше живут, нежели жители равнин. Чем это объясняется? Кислород по своей природе - сильный окислитель. Любой окислитель в организме в большей или меньшей степени вызывает его старение. Но и жить человек не может. Для укрепления здоровья нужна несколько меньшее содержание кислорода в воздухе, чем на равнинах.

Оптимальная высота для комфортной жизни составляет около 1500 метров над уровнем моря. Организм испытывает небольшое кислородное голодание, что включает в работу все системы в усиленном режиме. Улучшается кровообращение и вентиляция легких, повышается уровень гемоглобина в крови.

Американские ученые заметили, что для людей, живущих в горах, характерны гортанные звуки в речи. На большой высоте гораздо легче произносить подобные звуки, так как для этого нужно сжать воздух в горле. Это легче всего сделать именно в высокогорных районах, так как здесь воздух более разреженный, чем на равнинах.