Vzduch

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Vyšší procento vodních kapiček ve vzduchu dává vzniknout mlze

Vzduch je směs plynů tvořící plynný obal Země - atmosféru - sahající až do výše asi 100 km. Má vliv na všechny chemické proměny jak v nerostné přírodě respektive v neživé přírodě, tak i v živých organismech. Prakticky všechny živé organismy (živá příroda) by bez kyslíku z ovzduší nemohly vůbec existovat. Má i své významné fyzikálně chemické vlastnosti, jedná se zejména o transport vody neboli koloběh vody v ovzduší. Kromě toho tepelná kapacita vzduchu udržuje na Zemi teplotu přijatelnou pro život, jinak by na noční straně naší planety byl mráz několika desítek stupňů, kdežto na denní straně by bylo více než stostupňové horko. Je také důležitou průmyslovou surovinou. Mimo jiné vzduch (resp. kyslík v něm obsažený) také slouží k oxidaci paliva ve všech běžných spalovacích motorech, k oxidaci paliva při výrobě elektrické energie v tepelných elektrárnách, dále při vytápění či ohřevu vody atd. Vzduch tedy slouží coby druhá (prakticky neviditelná) složka každého běžného fosilního paliva.

Složení vzduchu[editovat | editovat zdroj]

Vzduch v nižších vrstvách je homogenní směsí těchto plynů:

plyn objem % hmotnost %
kyslík 21,09 23,16
dusík 78,91 75,51
argon 0,93 1,28
oxid uhličitý 0,033 (334 ppm) 0,05
neon 0,0018 (18,18 ppm) 0,0012
helium 0,000524 (5,24 ppm) 0,000072
metan 0,0002 (2 ppm) 0,0001
krypton 0,000114 (1,14 ppm) 0,0003
vodík 0,00005 (0,5 ppm) 0,000001
xenon 0,0000087 (87 ppb) 0,00004

Fyzikální vlastnosti vzduchu při 0 °C a 101 325 Pa

Vlastnost Symbol Jednotka Hodnota
Molární hmotnost Mm g/mol 28,96
Molární objem Vm dm³/mol 22,40
Plynová konstanta r J/kg.K[1] 287,10
Hustota ρ0 kg/m³ 1,29
Měrná tepelná kapacita (0 °C) c kJ/kg.K 1,01
Izoentropický exponent κ 1,40
Teplota tání tt °C
Teplota varu tv °C -194,5

Uvedené plyny jsou až na výjimky (CO2, CH4, H2) relativně stálé a jejich koncentrace se nemění. Mimoto atmosférický vzduch obsahuje proměnlivé množství vodní páry a různých jiných plynů (CO, SO2, N2O, NO, NO5 NH3, O3) a tuhé aerosoly (prach, pyl a mikroorganismy). Vodní pára a oxid uhličitý jsou v atmosféře nejvíce zastoupené skleníkové plyny, díky kterým je na Zemi teplota asi o 33 stupňů Celsia vyšší, než by byla bez skleníkového efektu způsobeného těmito plyny (hodnota záleží na různých odhadech a modelech).

Kapalný vzduch[editovat | editovat zdroj]

Kapalný vzduch se v minulosti získával při průmyslovém pochodu kdy se atmosférický vzduch zbaví prachu, CO2 a vlhkosti a stlačí až na 200násobek normálního tlaku. Následně se ochladí studenou vodou a pak se nechá rozepnout do prostoru na tlak 20 až 30násobek normálního tlaku. Tím jeho teplota silně klesne a takto ochlazeného vzduchu se použije k předchlazování dalšího vzduchu v protiproudném chladiči. Postupně se dosáhne tak nízké teploty, že vzduch zkapalní za 20 až 30násobku běžného tlaku. Celý proces chlazení byl tedy založen na Joule-Thomsonově jevu a je proto poměrně málo efektivní. Nový (účinnější) postup zařazuje za kompresi a chlazení namísto jednoduché expanze tzv. izoentropické škrcení. K expanzi vzduchu tedy dochází při jeho průchodu turbínou, kde je navíc odevzdána využitelná objemová práce a je dosaženo ještě nižších teplot při stejném rozdílu tlaků, resp. k dosažení stavu zkapalnění postačí i nizší tlak za první kompresí. Kapalný vzduch tvoří namodralou kapalinu o bodu varu -190 °C.

Průmyslově se z kapalného vzduchu destilací (přesněji rektifikací) získává kyslík, dusík, argon a helium. Nicméně je třeba podotknout, že existují i jiné postupy přípravy kyslíku a dusíku ze vzduchu a helium lze získávat i z některých zdrojů zemního plynu.

Stlačený vzduch[editovat | editovat zdroj]

V průmyslu se stlačený vzduch používá zejména pro přenos energie pro pneumatické nástroje a zařízení. Příkladem budiž pneumatické kladivo či různé balicí stroje. Vzduch pro přenos energie je obvykle stlačen kompresorem, podle potřeby ochlazen, vysušen a zbaven oleje pocházejícího z kompresoru.

Stlačeným vzduchem se nafukují pneumatiky, zvedací vaky, nafukovací čluny, míče, hračky.

Stlačený vzduch je dále používán při potápění a práce pod vodou, obvykle do maximání hloubky 40 m.

Vzduch také slouží k dopravě - buď přímo, např. zemědělský fukar, nebo pro přepravu schránek např. v systému potrubní pošty. Rovněž se používá k instalaci optických kabelů, které by mechanické zasunování do potrubí poškodilo.

Stlačeným vzduchem lze pomocí Venturiho efektu vyrobit i podtlak, který se pak používá např. v přísavkách.

Dopravní medium[editovat | editovat zdroj]

Vzduchem se pohybují všechna vozidla, hladinové lodě a všechna letadla. Vzduch v motorových letadlech s pevnými křídly letadlo nejenže pomáhá pohánět, ale nese jej i nad povrchem Země. Bezmotorová letadla (kluzáky,větroně a padáky) využívají všech vlastností vzduchu pro svůj přesně definovaný pohyb.

Vzduch klade všem dopravním prostředkům (s výjimkou kosmických lodí a ponorek) přirozený odpor, který stoupá úměrně s kvadrátem jejich rychlosti. Vozidla tento odpor překonávají zvýšeným výkonem pohonného systému a čelí mu konstrukčním uspořádáním resp. svými aerodynamickými tvary. Zajímavý efekt lze dobře pozorovat kupř. u kolejových vozidel v tunelech (třeba v metru), kde se vozidlo v tunelu chová jako volný píst a vzduch před sebou tlačí tunelem dopředu.

Tělesa, která se velmi rychle pohybují v atmosféře (kupř. granáty, rakety, kulky), bývají z důvodů stabilizace dráhy letu vzduchem udržována v přímém směru prostřednictvím setrvačného efektu.

Význam vzduchu pro rostliny[editovat | editovat zdroj]

Vzduch má kladné složky a záporné složky. Kladné složky jsou dusík (N) a ve vzduchu ho je 78%, oxid uhličitý (CO2) a ve vzduchu ho je 0.03-0.3% a kyslík (O2) a je ho ve vzduchu 21%. Záporné složky ve vzduchu jsou oxid uhelnatý (CO), oxid siřičitý (SO2),prach a popílek.

  • Absolutní vzdušná vlhkost je množství vodních par v ovzduší v okamžiku měření. Udává se v %.
  • Relativní vzdušná vlhkost je údaj vyjadřující množství vodních par při dané teplotě. Udává se v %.

Zvýšení vzdušné vlhkosti[editovat | editovat zdroj]

Jde zvýšit zálivkou, kropením cest, rostlin, mlžením (v množárnách), udržování vlhkosti (přikrytí folií).

Snížení vzdušné vlhkosti[editovat | editovat zdroj]

Lze snížit větráním nebo zvýšením teplot.

Logo Wikimedia Commons Obrázky, zvuky či videa k tématu Air ve Wikimedia Commons

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Ibler Zbyněk a kol.: Technický průvodce energetika, BEN - technická literatura, 2002, ISBN 80-7300-026-1, str. 70

Literatura[editovat | editovat zdroj]

Z. Ibler a kol.: Energetika technický průvodce, 2002 BEN - technická literatura ISBN 80-7300-026-1