Blog

Vzduch

15.3.2007 v 16:30 PM

Ráno jsem si u Tokugawy přečetla krátké myšlenkové plynutí na téma jak vlastně vypadá vzduch. Taky už jsem o tom párkrát přemýšlela, ale tentokrát mi to nedalo a někdy kolem poledne jsem začala počítat a odpoledne malovat. Zkrátka zase kus dne zabitý blbostma. Ale by to aspoň k něčemu bylo dobré, podělím se s vámi o své poznatky. Můžete se mnou žasnout nad tím nejobyčejnějším, co kolem sebe máme. Nad vzduchem.

Tak kolik jich teda je?

Tokugawa ve svém spotu odhadoval, že v jednom centimetru krychlovém je několik stovek tisíc molekul. Ze střední školy si pamatuju, jak nám ukazovali krabici – krychli o straně necelých 30 cm. Prý je v ní přesně 1 mol vzduchu. Mimochodem – libovolný plyn vždycky zabírá za stejných podminek stejný objem. Pro 1 mol plynu je to něco kolem 22,4 litrů. 22.4 litrů se představuje pěkně. Jenže co je to ten jeden mol? 6×10^^23^^ molekul. Ufff… To se moc představit nedá.

Chce to vzít nějaký menší objem. Nejmenší objem, který si v pohodě představím je jeden krychlový milimetr – špendlíková hlavička (teď myslím takový ten nástěnkový kovový špendlík, krejčovské špendlíky mají hlavičky malinko větší). Špendlíkových hlaviček se do litru vejde milión. Takže 1 mol (= 6×10^^23^^) vydělíme 22.4 miliony. To si taky moc nepomůžeme. Na místo špendlíkové hlavičky se vejde několik desítek tisíc bilionů (tzn. desítky tisíc milionů milionů) molekul. Čili strašně moc. V jednom milimetru krychlovém!

Na nedostatek místa si nestěžují

Podle toho by měl člověk pocit, že tam ty molekuly vzdychy musí být dost natěsno. Na jednu molekulu vychází něco kolem 10^^-15^^ milimetru krychlového. Jenomže jsou to mršky malé. Malá odbočka pro představu, jak jsou malilinkaté: ono se jich totiž musí vejít strašně moc do jedné mitochondrie (kde probíha v buňce dýchací řetězec a ty mitochondrie se zase musí nějak vejít ještě s jinými organelami do buňky a tahle buňka je ještě furt něco fakt hodně malého.

Průměrná molekula vzduchu (když průměrujeme velikost dusíku a kyslíku) má něco kolem 10^^-18^^ milimetru. Což je o tři řády míň, než ve skutečnosti obývá. Takže kolem jedné molekuly vzduchu by se ještě nějakých dalších tisíc vešlo. Tohle už se dá nakreslit:

Vzduch se hýbe i bez větru

Jenže samozřejmě ty molekuly nesedí na místě jak pecky. Bylo by moc hezké, kdybych mohla obrázek rozanimovat, jak si tam pěkně ty červené tečky poletují. Jenže to asi nepůjde. Rychlost pohybu molekul se počítá z úžasně jednoduché rovnice, které se říká Maxwellova, ze které se dá spočítat spousta neuvěřitelných věcí a přitom závisí jen na dvou veličinách – hmotnosti molekuly m a teplotě T. K je Boltzmannova konstanta, kterou bych tu fakt nerada řešila,a sqrt znamená odmocnina.

v = sqrt(3KT/m)

Naštěstí se dá i najít, kolik to tak dělá pro normální molekuly za normálních podmínek. Je to něco kolem půl kilometru za sekundu. Když nebude molekule vzduchu nic stát v cestě, přeletí proletí vám i kolem toho největšího minitoru za tisícinu sekundy. To by se mi asi gifem naanimovat nepovedlo. A když si to taková molekula namíří z Brna do Prahy, je tam za 7 minut.

Takové dlouhé tratě ale molekuly většinou nelétají. Jak je vidět na obrázku, přece jen jsou dost nahusto. Z té úžasné Maxwellovy rovnice (nebo možná jiné, ale taky jeho) se dá spočítat, že do sebe molekuly narážejí pokaždé, když urazí nějakou tu desetitisícinu milimetru. A nejen do sebe. Taky do mě a dokonce i do vás. Furt do všeho šťouchají. Ale protože jsou malé a nikdo je nevídí, říká se tomu tlak. Normální tlak. A taky odpor vzduchu.

Jakou barvu má vzduch

A na závěr ještě něco k té barvě-nebarvě vzduchu: Že má něco nějakou barvu, znamená, že to odrazilo nějaké množství světla pozorovateli do oka. Takže teď už je asi jasné, že tyhle mršky melé a pekelně rychlé odráží tak melé množství světla, že nám těžko nějaké z toho padne do oka, natožpak aby si toho ještě oko všimlo. Světlo si létá vzduchem a když náhodou narazí na nějakou částici vzduchu, tak to moc škody celkovému paprsku nenadělá. Proto je vzduch průhledný a tedy není vidět.

Na závěr kontrolní otázky:

Proč je mlha bílá?

Dají se nějak fyzikálně vysvětlil „modravé dálavy“?

A třetí záludná, která mě teď napadla a z odpovědi by se možná dalo udělat další povídání: proč je průhledná voda? A co led a sníh?

Komentáře k článku: