Написать администратору       Карта сайта      


 


Поддержка проекта fiziolive.ru






Воздух
Коэффициенты определяющие состояние воздуха

Страница 2 из 3

В содержание статьи Воздух


<< Назад Воздух получает тепло четырьмя способами:

1) прямым действием солнечных лучей [Необходимо заметить, что солнечная энергия, получаемая землею, является не в виде тепла, а состоит (согласно теории Клерка Максвелля, приобретающей все Солее и более вероятности благодаря опытам над радиацией электричества — Герца, Лоджа и др.) в электромагнитном возмущении светового эфира и превращается в теплоту, уже достигнуве земной атмосферы. См. Электромагнетизм.],

2) отражением этих лучей от земной поверхности,

3) прямым соприкосновением с земною поверхностью,

4) через посредство водяных паров.

Хотя воздух и не вполне теплопрозрачен, но несомненно, что прямое действие солнечных лучей играет наименьшую роль в определении его температуры. О зависимости теплопрозрачности от плотности воздуха ничего пока не известно, и потому нельзя сказать, поглощают ли нижние слои его больше тепла, чем верхние.

Большая часть запаса тепла, имеющегося в воздухе, получается 2-м и 3-м способами. Но количество тепла, передаваемого таким образом воздуху, зависит от поверхности почвы, подверженной действию солнечных лучей, и от способности ее в большей или меньшей степени удерживать тепло, почему даже местности, находящиеся на одной и той же широте и не особенно далеко удаленные друг от друга, могут обладать различной средней температурой.

Не менее важным фактором, влияющим на температуру атмосферы, является водяной пар. Всякому известно, как самые незначительные облака или туман достаточны, чтобы преградить доступ к земле большей части солнечной теплоты. Происходит это от поглощения и отчасти от отражения теплоты водяными пузырьками — вследствие чего тепло распределяется в воздухе, окружающем облако. Но водяной пар действует еще другим образом.

Превращение воды в пар сопровождается очень значительным поглощением тепла (скрытое тепло испарения), которое освобождается при осаждении пара в виде дождя. По вычислению Тэта, если бы одновременно мог сгуститься пар, заключающийся в нижнем слое воздуха в 1 милю толщиною (что дало бы около 1 дюйма осадка), то воздух нагрелся бы на 33° Ц.

Водяной пар действует задерживающим образом на солнечные лучи даже в состоянии вполне газообразном, а так как количество паров уменьшается по мере поднятия вверх, то, следовательно, поглощение солнечных лучей возрастает по мере того, как они приближаются к земной поверхности. Температура воздуха каждой данной местности находится, кроме того, в зависимости от очень многих и разнообразных других причин.

Между причинами, которые обыкновенно повышают ее, можно указать: на близость западного морского берега в умеренном поясе; на разорванную конфигурацию материка с полуостровами и глубоко вдающимися морскими заливами; на горные цепи, если они защищают от холодных ветров; на отсутствие лесов при сухой песчаной почве; на более или менее постоянную ясность неба во время летних месяцев; на сравнительную пасмурность (облачность) зимних и, наконец, на близость морского течения, приносящего воду высшей температуры, чем вода окружающего моря (например, берега Англии и Норвегии, согреваемые Гольфстрёмом).

С другой стороны, следующие причины обыкновенно понижают температуру: высота над морским уровнем, близость восточных морских берегов в высоких и средних широтах, сплошное очертание берегов без заливов и бухт, протяжение материка в полярные страны с вечным льдом при отсутствии моря, открытого зимою; горные цепи, положение которых препятствует доступу теплых ветров; обилие лесов, мешающих своею листвою нагреванию почвы и способствующих испарению большого количества воды; и, наконец, на малую облачность зимой, способствующую излучению тепла и на большую облачность летом, мешающую нагреванию земли от солнца.

Воздух, представляя прототип газов, обладает по своей физической природе их общими свойствами, излагаемыми в статье Газы, а потому, заметив, что воздух, как смесь азота и кислорода, имеет физические свойства, определяемые по свойствам составных своих начал, мы укажем в этой статье только на немногие физические свойства воздуха, применимые в расчетах, до него относящихся.

Коэффициент расширения воздуха при нагревании на 1°Ц. — 0,003684, т. е. 1 литр воздуха при 0° (и при 760 мм давления) при 100 °Ц. (и при 760 мм давления) занимает 1,3684 литра (Менделеев и Каяндер).

Коэффициент изменения упругости воздуха при нагревании на 1° Ц. (и при постоянном объеме) = 0,00367, а следовательно, если принять упругость воздуха при 0° за единицу, то при 100 °Ц. она = 1,367 (Реньо и Магнус).

Теплоемкость воздуха при постоянном давлении = 0,2376, а при постоянном объеме = 0,1685 (Реньо, подробности см. Газ).

Показатель преломления сухого воздуха (при 0° Ц. и 760 мм давления, по Кеттлеру) для фрауенгоферовых линий A, D, F и H равняется: nA= 1,00029286, nD = 1,00029470, nF = 1,00029685 и nH = 1,00030026.

Химическая природа воздуха выяснена сравнительно очень недавно. Уже с древних времен было известно, что многие металлы, подверженные на воздухе действию огня, теряют свойственный им блеск и в конце концов при достаточно продолжительном нагревании превращаются в землистые порошки, или "извести"; что эти последние тяжелее металлов, из которых они получены, знал уже Гебер (алхимик VIII столетия).

Верные объяснения этого являения можно, по-видимому, найти у алхимиков же, начиная с XVI столетия. Так, Кардан (1506-1576), упоминая об увеличении веса свинца при прокаливании, приписывает его газу (flatus — дуновение), который питает пламя. Цезальпин (1602) тоже указывает, что налет (жир, как он называет массикот и глёт), образующийся на свинце, подверженном действию нагретого воздуха, содержит воздушное вещество, которое увеличивает вес металла. Жан Рей, кажется, первый вполне определенно высказал, что увеличение веса происходит на счет воздуха.

— "Я ручаюсь, — говорит он, — и уверенно поддерживаю мое мнение, что этот излишек веса берется из воздуха, который сгущается в сосуде". Гук (1665) предполагал, что В. содержит сущность аналогичную, если не тождественную, с сущностью, содержащейся в селитре, и он же предполагал, что только часть воздуха поддерживает горение и дыхание [Впрочем, еще Леонардо да Винчи (1452-1519) знал, что огонь "уничтожает" воздух и что животные не могут жить в воздухе, который не в состоянии поддерживать огня.].

Еще определеннее представления Джона Майова, который на основании своих наблюдений (1674) пришел к заключению, что не весь воздух, а только часть его поддерживает дыхание, что она же поддерживает горение и, принимая активное участие в образовании кислот, содержится в кислоте селитры, почему он и назвал ее Spiritus nitro-aëreus. Но и воззрения Майова не обратили на себя внимание современников, которые предпочли примкнуть к теории флогистона (см. Горение и Флогистон), и только спустя целое столетие они были правильно оценены.

В 1774 году Пристлей нашел, что при нагревании окиси ртути выделяется газ: горение в нем происходит с большей легкостью, чем в обыкновенном воздухе; кровь поглощает вновь полученный газ, превращаясь из темной в светло-красную. Пристлей отсюда заключил, что воздух содержанию этого газа обязан свойством поддерживать дыхание и горение; и он счел его за воздух, лишенный флогистона.

Значение этого открытия, его действительное отношение к составу воздуха и настоящую природу явлений кальцинации (образования "известей") впервые оценил и верно понял основатель современных химических воззрений — Лавуазье. Повторяя опыты Пристлея и нагревая ртуть с определенным объемом Б., Лавуазье подметил, что исчезает около 1/6 [Впоследствии Лавуазье принимал, что должна бы исчезнуть 1/4. Настоящее число = почти 1/5.] части первоначально взятого объема воздуха, а взвесив образовавшуюся при этом окись ртути, он доказал, что эта часть соединялась со ртутью. Оставшиеся 5/6 частей оказались обладающими удушающими свойствами.

Тогда он приступил к обратному опыту, а именно: смешал газ из окиси ртути с "удушающим" газом и получил смесь, которая ничем не отличалась от первоначально взятого воздуха. "Из описанных опытов очевидно, — говорит Лавуазье, —

1) что 5/6 воздуха, которым мы дышим, представляют удушающее вещество (sont.... dans l'étât de mofette), то есть неспособны поддерживать дыхание животных, воспламенение и горение тел;

2) что только избыток, то есть 1/6 объема атмосферного воздуха, пригоден для дыхания;

3) что в процессе образования ртутной извести ртуть поглощает здоровую часть воздуха, оставляя удушающую;

4) что соединяя уединенные таким образом части воздуха, то есть часть, пригодную для дыхания, и часть удушающую, мы обратно синтезируем (on refait) воздух, подобный атмосферному" [Лавуазье на основании опытов, произведенных вместе с Лапласом над парами воды, эфира и спирта, пришел к заключению, что нагреванием можно превратить все летучие тела ("вследствие соединения их с теплородом") в воздухообразные.

На основании этого он говорит: "понятно, что атмосфера земли должна представлять результат и смесь во-первых, всех веществ, способных испаряться или, скорее, пребывать в воздухообразном виде при тех условиях температуры и давления, при которых мы живем, и во-вторых, изо всех веществ жидких или твердых, способных растворяться в указанной смеси воздухообразных жидкостей".].

Представление о химической сложности воздуха, который до тех пор считался элементом, было тут впервые ясно высказано; доказано было и то, что процесс окисления ртути состоит в простом соединении ее с "здоровой частью воздуха".

Вскоре это доказательство было распространено Лавуазье и на случаи образования других окисей, и им же было установлено, что явления горения и дыхания не только тождественные с химической стороны [Лавуазье и Сеген в отношении дыхания и питания животных пришли к такому заключению, ныне по существу общепринятому: "Дыхание есть не что иное, как замедленное горение углеродистых и водородистых начал животных, вполне подобное тому горению, которое совершается в зажженной лампе или свече, и в этом отношении дышащие животные представляют настоящие горючие тела, которые зажжены и сгорают.

При дыхании, как и при горении, кислород почерпается из атмосферы, но так как при дыхании само тело животных, их кровь — доставляет горючий материал, то, если бы животные не восстановляли посредством пищи потери, происходящей при дыхании, они скоро гибли бы подобно тому, как тухнет лампа, когда в ней не хватает масла".], но что они представляют не что иное, как процессы соединения с кислородом (газом, поглощаемым ртутью и затем выделяемым), или окисления (см. Горение и Дыхание). Представлений эти господствовали всюду в начале XX века.

Лавуазье же предложил называть ту часть воздуха, которая поддерживает горение кислородом (oxygène), а часть "удушающую" азотом (azote с греч. значит не поддерживающий жизни). Так как "благотворность" воздуха, как можно думать на основании вышеизложенного, обусловливается содержанием в нем кислорода, то количественное определение его в воздухе получило название эвдиометрии (от греческих слов — хороший и измерять).

Скоро, однако, оказалось излишним измерять качество воздуха содержанием кислорода, так как уже в 1781 году Кавендиш нашел, что состав воздуха почти постоянен, или, как он выражался, воздух всегда одинаково "дефлогистизирован"; из его данных количество кислорода в 100 объемах воздуха вычисляется в 20,83%.

Почти к тождественному результату пришли Гей-Люссак и Гумбольдт, по определениям которых в 100 объемах воздуха заключаются 21% кислорода и 79% азота. Эти наблюдения послужили английским химикам Томсону и Прауту основанием, чтобы считать воздух за химическое соединение, образованное из четырех объемов азота и одного объема кислорода, которое они рассматривали как низшую степень окисления азота. Такое допущение ее не имеет в настоящее время никакой точки опоры.

Начать с того, что объемные отношения между количествами азота и кислорода в воздухе совсем не такие простые, какими их приняли Томсон и Праут, а следовательно, это соединение не удовлетворяет основному для определенных химических соединений закону Гей-Люссака, требующему, чтобы газообразные вещества, входящие в химическое соединение, занимали при одинаковых физических условиях равные или кратные между собою объемы.

Затем, во время смешения азота с кислородом не замечается никаких явлений, которые указывали бы на химическое между ними взаимодействие: нет ни повышения, ни понижения температуры; плотность, показатель преломления и другие свойства воздуха как смеси с точностью вычисляются из данных, взятых для смешения газов, чего не бывает в случае химического соединения.

Сверх того, воздух может быть разделен, и это очень важно, на составные части прямо механическими способами, а именно диффузией и взбалтыванием с различными растворителями [А именно, Греэм нашел, что скорости проникновения азота и кислорода через каучуковую пластинку относятся как 1:2,55, а потому достаточно один раз пропустить воздух через такую пластинку в пустоту, чтобы количество кислорода возросло в нем до 41,6% (по объему, азота 58,4%) и чтобы тлеющая лучинка начала в нем вспыхивать.

Еще более резкого разделения можно добиться, если при температуре кипения кадмия заставлять воздух диффундировать в эвакуированный серебряный сосуд, так как при этих условиях, по Троосту, скорость диффузии кислорода в 12 раза более таковой же для азота. О явлениях растворимости воздуха в жидкостях и о законах, этими явлениями управляющих, см. Газы и Диффузия газов].

Наконец, точные эвдиометрические анализы последних 40 лет показали, что отношение между количествами кислорода и азота воздуха не вполне постоянно. Впервые это выяснил Бунзен, нашедший (в Гейдельберге, в январе и феврале 1846 г.), что содержание кислорода колеблется между 20,84% и 20,97% (по объему взятого воздуха; ошибка отдельных опытов не превосходит 0,03%). Затем Реньо (отчасти с Рейзетом) нашел (в декабре 1847 г. в Париже) колебания от 20,96% до 2 1,0%, а в январе 1848 г. от 20,90% до 20,97% [Приводим результаты, полученные Реньо при анализах воздуха, взятого на разных точках земного шара.]

 

7 образчиков из Лиона и Монпелье дали от 20,92% до 20,96% кислорода
30 образчиков из Берлина дали от 20,91 до 21,0 кислорода
1 образчик из Мадрида дали от 20,92 до 20,98 кислорода
23 образчика из Женевы, Mont Saler, Mont Buet дали от 20,91 до 20,99 кислорода
15 образчиков из гавани Тулона, с Средиземного моря и гавани Алжира дали от 20,91 до 20,98 кислорода
5 образчиков из при поездке в Веракрус дали от 20,92 до 20,96 кислорода
1 образчик из Гвалаламбы (Эквадор Южн. Америки) дали от 20,95 до 20,99 кислорода
17 образчиков собранных в 1848 и 1840 гг. капитаном Джемсом Россом в полярных морях дали от 20,05 до 20,94 кислорода

Большие отступления получены Лидсом (в Нью-Йорке), а именно от 20,83% до 21,03%. Жоли (в Мюнхене) прямым взвешиванием сухого и лишенного углекислоты воздуха показал, что вес 1 литра воздуха изменяется, по-видимому, в зависимости от направления ветра, причем разница может доходить до 0,84 миллигр., что отвечает колебанию почти в 0,5% в содержании кислорода в воздухе [Плотность кислорода, по Реньо, — 1,10563 (плотность воздуха = 1), а исправленная — 1,10560 (Крафтс); по Жоли — 1,10509 и по Ледюку — 1,10536. — Плотность азота, по Реньо, — 0,97137 (с поправкой — 0,07138 — Крафтс), по Жоли — 0,97249 и по Ледюку — 0,97203. Вес 1 литра кислорода найден: Реньо — 1,42980 гр. (с поправкой — 1,43011 гр. Крафтс), Жоли — 1,42939 гр. и Ледюком — 1,42916. Вес такого же объема азота, по Реньо, = 1,25616 гр. (с поправкой — 1,25647 гр., Крафтс), по Жоли = 1,25787 гр. и по Ледюку — 1,25711 гр.

Зная, следовательно, вес определенного объема воздуха, нетрудно вычислить его состав. Прямые опыты определения содержания кислорода в воздухе весовым путем дали следующие результаты: Дюк и Буссенго нашли в Париже (в 100 ч. воздуха по весу) — 23,01% кислорода (в среднем — крайние цифры 22,92% и 23,09%). Брава и Мартэд — на Фаульгорне = 22,92%, Мариньяк в Женеве от 22,87% до 23,01%, Стас в Брюсселе — 23,61% до 23,08 и в другом ряде опытов от 23,14%.

Эти результаты довольно хорошо согласуются с результатами, приведенными в тексте, если их перечислить на объемы. Таких же больших разностей в содержании кислорода при разных состояниях погоды, как у Жоли, в дальнейших исследованиях воздуха, однако, не оказалось, так что часть различий в составе воздуха, замеченных Жоли, должно приписать недостаточной точности его способов исследования.].

Из данных Реньо, по-видимому, следует, что воздух, собранный в тропических странах и над поверхностью моря, содержит относительно меньше кислорода, но вопрос требует дальнейших опытных подтверждений. Очень мало известно об относительных содержаниях кислорода и азота в верхних слоях атмосферы; по теории Дальтона, относящейся к парциальному (частному) давлению (см. это сл.) смеси газов, следовало бы, чтобы с поднятием над уровнем моря содержание кислорода убывало.

Прибавим, что жидкий кислород, как показал Ольшевский, обладает синим цветом, чем, быть может, отчасти объясняется синий цвет неба. Спектр поглощения кислорода характеризуется несколькими темными линиями, из которых наиболее резки совпадающие с фрауенгоферовыми линиями А и В (Егоров, Жансен, Ливеинг и Дьюар); при больших давлениях (до 85 атм.) наблюдаются еще несколько полос с длиною волн в 630, 578, 535 и 479 (десятимиллионных миллиметра, Ливеинг и Дьюар), которые характерны для жидкого кислорода (Ольшевский). Жидкий азот обладает, кажется, желтоватым оттенком (Вроблевский), но спектр поглощения его неизвестен.

Кроме кислорода и азота, в состав атмосферы входят углекислота и водяной пар; в сравнительно малых количествах, но почти всегда, находили в воздухе еще следующие вещества: озон, перекись водорода, азотную кислоту, аммиачные соединения, углеводороды, водород, йод, спирт обыкновенный, и как механические примеси: некоторые неорганические соли, пыль и микроорганизмы. К описанию этих составных частей воздуха мы и переходим на странице 3 этой статьи. Далее >>

 

Стр. 1• — •Стр. 2• — •Стр. 3

При написании этого текста использовался материал из
Энциклопедического словаря Брокгауза Ф.А. и Ефрона И.А. (1890—1907).


<< Назад: Общий список терминов связанных с погодой


На страницу назад    Наверх

Если Вам понравился наш проект, Вы можете помочь его реализации:
Хочу узнать, как можно помочь?

 



Возможно, Вам будут интересны и другие разделы нашего сайта:


На Главную

 На Главную
Гигиена
 Гигиена
 
Долголетие
 Долголетие
Здоровый секс
 Отношения полов
Клонирование
 Клонирование
 
Косметика
 Косметика
Культура
 Культура
 
Курорты и отдых
 Курорты и отдых
Валеология о массаже
 Массаж
 
Питание
 Питание Диеты
Погодные условия
 Погодные условия
Психология
 Психология
Реабилитация
 Реабилитация
Уход за больными
 Уход за больными
Физкультура и спорт
 Физкультура и спорт
Фитнес центры
 Фитнес центры
Разное о валеологии
 Разное

 


 
Все лечебные диеты в одном месте
Rambler's Top100

Версия all4-8