что значит тяжелый воздух
Что легче – влажный воздух или сухой?
Один из самых распространенных вопросов из курса термодинамики – какой воздух легче, влажный или сухой. Вода, очевидно, тяжелее воздуха, но почему тогда влажный воздух легче сухого?
Ответ кроется в агрегатном состоянии воды. Вода в жидком состоянии тяжелее воздуха. Плотность воды в нормальном состоянии составляет около 1000кг/м3, а плотность воздуха – около 1,2кг/м3, следовательно, один и тот же объём воды при том же давлении в 830 раз тяжелее воздуха.
Однако в газообразном состоянии положение дел меняется. Водяной пар легче воздуха. Плотность водяного пара составляет всего 0,72кг/м3, что почти в 1,7 раза легче воздуха. Этот же вывод вытекает из соотношения молярных масс молекул воды и воздуха. Молярная масса воды (H2O) составляет 18г/моль, а воздуха (в среднем, 25% кислорода (O2) с молярной массой 32г/моль и 75% азота (N2) с молярной массой 28г/моль) – 29г/моль.
Влажный воздух представляет собой смесь газов – сухого воздуха и водяного пара. Учитывая, что плотность сухого воздуха составляет 1,2кг/м3, а плотность водяного пара – 0,72 кг/м3, становится очевидным, что влажный воздух легче сухого.
В системах вентиляции этот факт играет большую роль. Именно по причине того, что влажный воздух легче сухого, вытяжку из помещений, где находятся люди, предпочтительно делать в верхней зоне помещения (то есть, под потолком).
Влага, которую выделяет человек посредством дыхания и потоотделения, испаряется воздухом, увлажняя его. Отработанный влажный воздух сосредотачивается в верхней зоне. Следовательно, вытяжка отработанного воздуха должна происходить из верхней зоны.
Этот же фактор учитывается при вентиляции бассейнов. Зеркало воды постепенно испаряется, и влажный воздух скапливается под потолком (под крышей) бассейна. Именно из верхней зоны бассейна и осуществляется вытяжка воздуха.
тяжелый воздух
Смотреть что такое «тяжелый воздух» в других словарях:
ВОЗДУХ — ♥ ♠ Свежий к удаче в делам. Соленый морской воздух найдете новое увлечение. Влажный, тяжелый воздух вы лишитесь оптимизма. Спертый, затхлый возможны проблемы в делах. Задыхаться, вас душат, не хватает воздуха ваши действия навредят вам. Вас… … Большой семейный сонник
Тяжелый танк A7V — Для организации и объединения работ по созданию германского танка 13 ноября 1916 года была создана техническая комиссия, которую возглавил генерал Фридрихс руководитель 7 го (транспортного) отделения Общего управления Военного министерства … Энциклопедия техники
воздух — ароматный (Белоусов, Ратгауз, Чехов); бальзамический (Елисеев); бессонный (Куприн); бестрепетный (Муйжель); благоуханный (Черноговец); благовонный (Полежаев); бледный (Бальмонт); бледнозеркальный (Зайцев); бодрый (Башкин, Андреев); бодрящий… … Словарь эпитетов
тяжелый — тяжёлый ая, ое; жёл, жела/ 1) Имеющий большой вес; невесомый. Тяжелая сумка. Тяжелая баржа. Мне нравится, что вы больны не мной, мне нравится, что я больна не вами, что никогда тяжелый шар земной не уплывет под нашими ногами (Цветаева). Синонимы … Популярный словарь русского языка
тяжелый — ТЯЖЁЛЫЙ ая, ое; жёл, жела, жело; тяжелее; тяжелейший. 1. Имеющий большой вес, с грузом большого веса (противоп.: лёгкий). Т. камень. Т. чемодан. Т. груз. Т. воз. Т ое судно. Т ая баржа. Т ая шуба. Т ая весовая категория (в боксе, борьбе, тяжёлой… … Энциклопедический словарь
ТЯЖЁЛЫЙ — тяжёлая, тяжёлое; тяжёл, тяжела, тяжело. 1. Имеющий большую тяжесть, большой вес. Тяжелый груз. Тяжелый чемодан. Тяжелая поклажа. Тяжелая ноша. Тяжело (нареч.) нагруженный экипаж. Борец тяжелого веса (спорт.). «В тяжелых сапогах с оторочкой.»… … Толковый словарь Ушакова
ДУХ — муж. бестелесное существо: обитатель невещественного; а существенного мира; бесплотный житель недоступного нам духовного мира. Относя слово это к человеку, иные разумеют душу его, иные же видят в душе только то, что дает жизнь плоти, а в духе… … Толковый словарь Даля
Алтай ( >) — Алтай (республика) Республика Алтай республика в составе Российской Федерации (см. Россия), расположена на юге Западной Сибири. Площадь республики составляет 92,6 тыс. кв. км, население 205,6 тысяч человек, в городах живет 26% населения (2001). В … Географическая энциклопедия
тяжелый воздух
Смотреть что такое «тяжелый воздух» в других словарях:
ВОЗДУХ — ♥ ♠ Свежий к удаче в делам. Соленый морской воздух найдете новое увлечение. Влажный, тяжелый воздух вы лишитесь оптимизма. Спертый, затхлый возможны проблемы в делах. Задыхаться, вас душат, не хватает воздуха ваши действия навредят вам. Вас… … Большой семейный сонник
Тяжелый танк A7V — Для организации и объединения работ по созданию германского танка 13 ноября 1916 года была создана техническая комиссия, которую возглавил генерал Фридрихс руководитель 7 го (транспортного) отделения Общего управления Военного министерства … Энциклопедия техники
воздух — ароматный (Белоусов, Ратгауз, Чехов); бальзамический (Елисеев); бессонный (Куприн); бестрепетный (Муйжель); благоуханный (Черноговец); благовонный (Полежаев); бледный (Бальмонт); бледнозеркальный (Зайцев); бодрый (Башкин, Андреев); бодрящий… … Словарь эпитетов
тяжелый — тяжёлый ая, ое; жёл, жела/ 1) Имеющий большой вес; невесомый. Тяжелая сумка. Тяжелая баржа. Мне нравится, что вы больны не мной, мне нравится, что я больна не вами, что никогда тяжелый шар земной не уплывет под нашими ногами (Цветаева). Синонимы … Популярный словарь русского языка
тяжелый — ТЯЖЁЛЫЙ ая, ое; жёл, жела, жело; тяжелее; тяжелейший. 1. Имеющий большой вес, с грузом большого веса (противоп.: лёгкий). Т. камень. Т. чемодан. Т. груз. Т. воз. Т ое судно. Т ая баржа. Т ая шуба. Т ая весовая категория (в боксе, борьбе, тяжёлой… … Энциклопедический словарь
ТЯЖЁЛЫЙ — тяжёлая, тяжёлое; тяжёл, тяжела, тяжело. 1. Имеющий большую тяжесть, большой вес. Тяжелый груз. Тяжелый чемодан. Тяжелая поклажа. Тяжелая ноша. Тяжело (нареч.) нагруженный экипаж. Борец тяжелого веса (спорт.). «В тяжелых сапогах с оторочкой.»… … Толковый словарь Ушакова
ДУХ — муж. бестелесное существо: обитатель невещественного; а существенного мира; бесплотный житель недоступного нам духовного мира. Относя слово это к человеку, иные разумеют душу его, иные же видят в душе только то, что дает жизнь плоти, а в духе… … Толковый словарь Даля
Алтай ( >) — Алтай (республика) Республика Алтай республика в составе Российской Федерации (см. Россия), расположена на юге Западной Сибири. Площадь республики составляет 92,6 тыс. кв. км, население 205,6 тысяч человек, в городах живет 26% населения (2001). В … Географическая энциклопедия
Когда воздух кажется тяжелым
В марте текущего года многочисленные технические СМИ опубликовали сенсационную новость: ученые из Чжэцзянского университета в Ханчжоу получили наилегчайший материал в мире — аэрогель на основе графена, кубический сантиметр которого весит всего 0,16 мг. Но это же в семь с половиной раз легче воздуха! Здесь явно какой-то подвох — может ли твердое вещество однородной структуры быть столь легким?
Аэрогель — это странный, очень странный материал. У него нет практически ни одного свойства, в которое можно сразу, без доказательств поверить. Лишь подержав брусок аэрогеля в руках или хотя бы посмотрев видеозаписи, где это делает кто-либо другой, начинаешь понимать: похоже, это правда. Являясь твердым материалом, он на 99,8% состоит из воздуха и при этом способен выдерживать вес, превышающий его собственный в 4000 раз (!), что говорит о нечеловеческой прочности.
Аэрогели огнеупорны, воздухопроницаемы, способны впитывать воду или масло, могут — в зависимости от материала изготовления — служить электрическим проводником или не менее эффективным изоляционным материалом. Тем не менее, несмотря на то что изобрели аэрогель почти сто лет назад, сфера его применения на данный момент ограничена. В первую очередь это связано с очень высокой ценой.
Аэрогель на кухне?
В принципе, изготовить аэрогель в домашних условиях можно. Но это будет очень дорого, сложно, и с высокой долей вероятности результат окажется несколько отличным от ожиданий. «Исходником» служит гель — материал (а точнее, дисперсная система), состоящий из двух компонентов — макромолекулярной сетки и низкомолекулярного растворителя, заполняющего поры сетки. «Наполнителем» может служить вода, спирт, углеводороды, а структурой — диоксид кремния, оксид алюминия, желатин и т. д. В аэрогеле же жидкий наполнитель заменяется воздухом, и получается пористая структура.
Первый аэрогель был получен из так называемого алкогеля — силикагеля (структуры, образованной растворами кремниевых кислот), поры которого были заполнены спиртом. Казалось бы, что может быть проще, достаточно извлечь жидкую составляющую и заменить газообразной. Но если провести такую операцию грубо, то структура «схлопнется» и деформируется. Поэтому получение аэрогеля предполагает определенные трудности.
Простейший способ, который использовал в 1920-х годах изобретатель аэрогеля Сэмюэл Кистлер, выглядит следующим образом. Сперва гель нагревается до критической точки — такой температуры и давления, при которой свойства жидкости и газа не различаются между собой. Затем давление понижается при сохранении критической температуры — при этом вещество сохраняет газообразное состояние.
Затем, второй ступенью, снижается и температура — спирта в структуре при этом слишком мало, чтобы он мог конденсироваться обратно в жидкость, и поры геля остаются наполненными газом (воздухом). В итоге мы получаем недеформированную структуру — аэрогель. Звучит несложно, но построить на кухне устройство для приведения геля к критической температуре, а тем более к давлению — задача не из тривиальных. Но, спешим заметить, это вполне возможно, и прецеденты есть.
Исходный продукт
Аэрогель можно сделать из значительного количества материалов — различных полимеров, металлов и т. д. Наиболее распространены в промышленности (если это можно назвать «распространением») три типа: на базе силикагелей, углеводородов и оксидов металлов. Чаще всего в экспериментах используют первый тип.
Силика-аэрогели выглядят воздушно-голубыми. Их окраска объясняется тем, что материал содержит большое количество частиц силики (оксида кремния) и заполненных воздухом или газом пор нанометровых размеров, которые рассеивают коротковолновое излучение (синий и фиолетовый) лучше, чем длинноволновое. То есть по той же самой причине, почему небо в ясный день имеет голубой оттенок: за счет рассеяния света на молекулах газов в атмосфере.
Аэрогели на основе углеродных гелей черные, напоминают и на вид, и на ощупь уголь, только очень легкий. Имея очень большую площадь поверхности и будучи хорошими проводниками, они могут использоваться для изготовления суперконденсаторов или топливных элементов.
Наконец, аэрогели на базе оксидов металлов используются в качестве катализаторов при химических реакциях, а также при производстве взрывчатых веществ, карбоновых нанотрубок и т. д. В отличие от силикогелевых и углеродных собратьев, металлические аэрогели могут быть разных цветов — в зависимости от используемого металла.
Что с этим делать?
Применяются аэрогели в достаточно широком спектре областей, но, так сказать, понемногу. Одна из основных отраслей, использующих подобные материалы, — космическая.
Например, в 1999 году агентство NASA запустило космический аппарат «Стардаст», созданный специально для исследования короткопериодической кометы 81P/Вильда. Пролетев около 4,8 млрд. километров, «Стардаст» успешно достиг кометы, сделал ряд фотоснимков и, что очень важно, собрал частицы «звездной пыли» из комы (облака пыли и газа), окружающей комету.
Для сбора образцов как раз и использовался аэрогель, известный своими абсорбирующими качествами. 260 аэрогелевых параллелепипедов уловили значительное количество частиц и послужили «контейнерами», позволившими доставить «звездную пыль» на Землю в полной сохранности. В 2006 году «Стардаст» успешно вернулся, и ученые впервые за много лет получили образцы космического вещества — причем не какого-то, а из «окружения» кометы; анализ полученных образцов стал еще одной вехой в исследовании космоса.
Образцы «звездной пыли» из кометы 81P/Вильда, пойманные аэрогелевыми ловушками исследовательского аппарата Stardust. Фото с сайта stardust.jpl.nasa.gov
В принципе, в качестве ловушки можно было использовать и другие вещества, но ничто не могло сравниться с аэрогелем по сочетанию «малая масса — высокая адсорбирующая способность».
В 1940-х годах Сэмюэл Кистлер подписал контракт с компанией Monsanto, которая производила и продавала этот материал под торговой маркой Santocel. Содержание воздуха в «сантоселе» составляло порядка 94%. В первую очередь «сантосель» рекламировался как изоляционный материал для пожароопасных производств, поскольку был негорючим и очень легким.
Его абсорбирующие свойства позволяли использовать его в качестве загустителя в напалмовых бомбах, также он использовался при производстве лакокрасочной продукции и т. д. В течение четверти века Monsanto была единственным производителем аэрогелей в мире, но в 1970-х годах и она свернула производство странного вещества. Слишком мал был спрос, и слишком дорогим и опасным оставалось производство.
Но в 1980-х годах ученые разработали ряд более простых способов получения аэрогеля. Спирт был заменен диоксидом углерода, а применение в технологии изготовления силикагелей алкоголятов кремния снизило токсичность и повысило скорость производства. Аэрогель снова приобрел коммерческую ценность и получил второй шанс.
Ныне аэрогели применяются в различных отраслях промышленности, например при производстве силикона и строительных материалов. Аэрогель можно встретить в красках, косметике, водонепроницаемых и огнеупорных тканях, в ядерной отрасли. Но основное употребление он нашел в сфере изоляционных материалов.
В частности, это идеальный огнеупорный материал, позволяющий увеличить пожарную безопасность зданий, а также теплоизоляционная структура для труднодоступных участков (скажем, оконные щели в точках открывания). Да, стоимость его высока, но при грамотном использовании в определенных местах она выходит даже меньше, нежели при применении традиционных методов. Если в ближайшее время будут разработаны новые, более дешевые методики производства аэрогеля и его стоимость упадет, аэрогель вполне может стать товаром широкого потребления. Как алюминий, нейлон или дерево.
Вперед в будущее
Исследование аэрогелей продолжается. Перед учеными стоит целый ряд задач: сделать материал прочнее, дешевле, а также обезопасить его производство. В 2002 году профессор Николас Левентис из Университета науки и технологий штата Миссури объявил о том, что разработал метод производства нехрупкого аэрогеля (раньше хрупкость была одной из основных проблем материала).
Вещества, созданные по методике Левентиса, получили наименование X-аэрогели — они более прочные и эластичные, но, с другой стороны, их производство весьма опасно и занимает больше времени. Ухудшились и изоляционные свойства. X-аэрогели могут найти применение в сфере производства брони, автомобильных шин, самолетов. Углеродные аэрогели можно применять для создания суперконденсаторов и топливных элементов.
Современная наука чаще всего базируется на исследованиях, которые проводятся в хорошо оборудованных лабораториях целыми институтами. Аэрогелем, как ни странно, может заниматься и ученый-одиночка — необходимое оборудование сравнительно доступно. Это открывает достаточно широкие возможности для исследований. В интернете можно найти целые сайты, посвященные методике и рецептам по изготовлению аэрогелей.
Основное достижение китайцев не только в разработке нового метода получения аэрогеля и установлении рекорда, но и в отличных свойствах графенового аэрогеля: он удивительно эластичен (восстанавливается после 90-процентного сжатия) и способен абсорбировать количество жидкости (масла), в 900 раз превышающее его собственную массу. Вполне вероятно, новое вещество станет великолепным улавливателем океанического мусора и, что немаловажно, загрязняющих воду веществ, например нефти.
В общем, широкое практическое применение аэрогелей в повседневной жизни, как говорится, на носу. Правда, пока совершенно непонятны размеры этого носа.
Сделай сам
На сайте aerogel.org приведена пошаговая инструкция по изготовлению установки для сверхкритической сушки — того самого устройства, которое позволит получать аэрогели в домашних условиях, а также целый ряд инструкций по созданию аэрогелей различных типов.
Сверхкритическая сушка
1. Высокотемпературный процесс начинается с того, что берется твердый гель (изготовленный с использованием, например, алкоголятов кремния), катализатор и водный раствор спирта.
2. Для удаления избытка воды гель несколько раз замачивают в спирте.
3. Затем гель под давлением помещают в контейнер со спиртом и доводят до критической точки путем повышения температуры и давления.
4. По прохождении критической точки вещество приобретает одновременно свойства жидкости и газа. Затем давление постепенно понижается при сохранении постоянной температуры. Флюиды в газообразной форме выходят из вещества.
5. Во время охлаждения частицы диоксида кремния образуют твердую структуру. Оставшегося спирта в газообразной форме слишком мало, чтобы конденсироваться обратно в жидкость, — он остается в нанопорах в качестве газа. Остаточный газ выводится из аэрогеля с помощью вентиляции.
Что значит тяжелый воздух
С приходом осени большинство времени белорусы проводят в помещениях. По некоторым сведениям, воздух в квартирах и офисах в несколько раз более грязный и токсический, чем на улице. Таким образом, закрытое пространство медленно и верно отравляет организм, а значит, провоцирует болезни и сокращает жизнь.
Белорусские специалисты подтверждают: связь между состоянием воздуха в помещении и самочувствием однозначно есть. Но что именно влияет на качество воздуха в отдельно взятом закрытом помещении? Можно ли заподозрить в нехорошем начало отопительного периода?
Вообще на качество того, что мы не видим, влияет несколько основных моментов:
1. Мебель. В наших офисах-квартирах она, в основном, древесно-стружечная, склеенная фенолформальдегидными смолами. Концентрация последних в воздухе и определяет качество воздуха в комнате.
2. Бытовые средства. Целый арсенал аэрозолей, которыми мы пользуемся в ряде ситуаций, не такие безобидные, как может казаться.
3. Шторы, ковры. Даже «самые качественные» из них способны накапливать вредные химические вещества и щедро делиться ими с воздухом.
4. Приготовление пищи. Свой вклад в дело вносят продукты сгорания газа. Наличие вытяжки немного улучшает ситуацию, но не делает ее совершенно безопасной. Электроплиты способны меньше вредить в указанном смысле, однако каждый раз, когда на разогретую поверхность плиты попадает то же масло, о качестве воздуха можно забыть. Кроме того, как известно, во время такого способа приготовления, как жарки, тоже образуются канцерогенные вещества, которые не добавляют здоровья тому, кто в этот момент усердствует над сковородкой.
5. Бытовая техника. Наполняет воздух положительными ионами, статическим электричеством. Воздух становится «тяжелым», душным, а это снижает работоспособность и иммунитет.
Тесным образом с нашим здоровьем связан такой момент, как влажность воздуха. В отопительный сезон она, безусловно, снижается. Это провоцирует сухость кожи даже у здорового человека, а у того, кто страдает от аллергического дерматита, обостряет заболевание, повышает потребность в более активном увлажнении кожи.
Повышенная же влажность способствует жизни плесневых грибков. Количество реакций на этот раздражитель в популяции возрастает. На улице на чувствительных людей влияют грибки, появляющиеся благодаря упавшим листьям. В доме плесень может образовываться в любой комнате, где нарушен ток воздуха. Чаще всего это, конечно, ванная комната. Плесень, как известно, способна провоцировать аллергию. Такой же способностью обладает и домашняя пыль. Специалисты понимают под этим обобщающий понятием в первую очередь микроклещей, шерсть, пот и экскременты кошек (применительно к другим домашним животным аллергия встречается значительно реже).
Если у вас есть подозрения относительно качества вашего воздуха в комнате, где стоит новый мебельный гарнитур, или вы заметили плесень, обращайтесь за помощью в территориальные центры гигиены.