الهواء ضروري لحياتنا ، نحن نتنفسه طوال الوقت لنبقى على قيد الحياة. لكن هل يمكننا رؤيته؟ هل يمكننا شمها؟ هل يمكننا الشعور به أو لمسه؟ حسننا، لا. ولكن ، حتى لو لم يكن الهواء يمكن رؤيته ، أو ليس له طعم أو رائحة ، أو لا يمكننا الشعور به أو لمسه ، فنحن نعلم أنه موجود في كل مكان من حولنا من خلال الشعور بوجوده. نشعر بوجودها عندما نجلس أمام مروحة ؛ عندما نطير بطائرة ورقية في يوم عاصف ؛ عندما تتأرجح الأوراق أو الفروع. في الواقع ، الهواء موجود في كل مكان على وجه الأرض. يوجد الهواء أيضًا في الطبقة السطحية للأرض ، في التربة ، ويتواجد أيضًا حول الأرض في طبقة هوائية تسمى الغلاف الجوي. يمنع الهواء الموجود في الغلاف الجوي الأرض من البرودة الشديدة أو السخونة الشديدة ، فهو يحمينا من الكثير من ضوء الشمس ، أو يحمينا من النيازك. مثير للاهتمام؟
سوف نتعلم في هذا الدرس:
نظرًا لأنه لا يمكن رؤيته أو الشعور به أو شمه ، فإنه سؤال حول ما إذا كان الهواء موجودًا بالفعل. حسنًا ، دعنا نكتشف كيف يمكننا إثبات أن الهواء موجود بالفعل. أبسط طريقة هي نفخ البالون. إذا أخذت بالونًا فارغًا ، فهو بلا شكل. عندما تنفخ البالون ، يتمدد البالون ويأخذ شكلاً (مستديرًا عادةً) ، ويمكننا أن نشعر بدفع الهواء على البالون. سيزداد حجم البالون في أي وقت نقوم فيه بنفخ الهواء فيه ، مما يعني أن الهواء يشغل مساحة بالفعل. يتمدد البالون بسبب الغازات وبخار الماء والمواد الأخرى التي يتكون منها الهواء. إنها تعطي كتلة هوائية ، لذا يمكننا أن نستنتج أن الهواء له كتلة.
إذا احتل الهواء مساحة وله كتلة ، فيمكننا التوصل إلى استنتاج مفاده أن الهواء مكون من مادة ، لأننا نعلم بالفعل أن المادة هي أي مادة لها كتلة وتشغل حيزًا. لذا نعم ، الهواء موجود حقًا!
في ظل الظروف العادية ، توجد المادة إما كمادة صلبة أو سائلة أو غازية. الهواء غاز. إنه خليط غير مرئي من العديد من الغازات وجزيئات الغبار ، تعيش فيه الكائنات الحية وتتنفس. يحتوي الهواء على مواد مهمة ، مثل الأكسجين والنيتروجين ، والتي تحتاجها معظم الأنواع للبقاء على قيد الحياة. لها شكل وحجم غير محددين. لها كتلة ووزن. الآن ، دعونا نلقي نظرة فاحصة على تكوين الهواء.
يتكون الهواء في غلافنا الجوي من جزيئات غازات مختلفة. الغازات الأكثر شيوعًا هي النيتروجين (78٪) والأكسجين (حوالي 21٪) والغازات الأخرى مثل الأرجون (أقل من 1٪) والغازات النزرة الأخرى في الهواء ، مثل ثاني أكسيد الكربون والهيليوم والنيون . يحتوي الهواء أيضًا على بخار الماء. تختلف كمية بخار الماء حسب الموقع (على سبيل المثال ، هل هو مكان استوائي أم صحراء). كما يحتوي الهواء على الغبار وحبوب اللقاح والبكتيريا.
بصرف النظر عن خاصيتي الهواء ، أن الهواء يشغل حيزًا وله كتلة ، والتي ناقشناها بالفعل في هذا الدرس ، هناك خصائص أخرى للهواء أيضًا.
يتكون الهواء من جزيئات تتحرك باستمرار. مع ارتفاع درجة حرارة الهواء ، تبدأ الجزيئات في الاهتزاز ، مما يؤدي إلى زيادة المساحة حول كل جزيء. هذا سيجعل الهواء يتمدد ويصبح أقل كثافة أو أخف. أو يمكننا القول أن نفس العدد من جزيئات الهواء تشغل مساحة أكبر أو مساحة بنفس الحجم مع زيادة ضغط الهواء. عندما يبرد الهواء ، يحدث التأثير المعاكس. مع انخفاض درجة الحرارة ، تتحرك الجزيئات بشكل أبطأ ، وتشغل مساحة أقل.
تدفع جزيئات الهواء في جميع الاتجاهات وتسمى القوة التي تمارس ضغط الهواء. بينما يشير ضغط الهواء إلى ضغط الهواء داخل منطقة محصورة (بالون أو كرة سلة) ، يشير الضغط الجوي تحديدًا إلى ضغط الهواء الذي تمارسه جزيئات الهواء فوق نقطة معينة في الغلاف الجوي للأرض. حتى لو بدا الهواء خفيفًا ، فهناك الكثير منه يندفع لأسفل على سطح الأرض. يمكننا أن نشعر بارتفاع ضغط الهواء عند مستوى سطح البحر لأن الغلاف الجوي بأكمله يضغط علينا. يكون ضغط الهواء منخفضًا على قمة الجبل نظرًا لوجود جو أقل يضغط علينا.
تؤدي الاختلافات في الضغط ودرجة الحرارة إلى حركة الهواء التي تشهدها الرياح.
عندما نأخذ هواء الغلاف الجوي ثم نجبره جسديًا على حجم أصغر ، ونتيجة لذلك ، نقرب الجزيئات من بعضها البعض ، تشغل الجزيئات مساحة أقل ويتم ضغط الهواء. يتكون الهواء المضغوط من نفس الهواء الذي نتنفسه ، ولكن يتم ضغط هذا الهواء إلى حجم أصغر ويظل تحت الضغط. يعمل ضغط الهواء على جعل الجزيئات تتحرك بسرعة أكبر ، مما يزيد من درجة الحرارة. هذه الظاهرة تسمى "حرارة الانضغاط".
الارتفاع يعني الارتفاع فوق سطح الأرض أو فوق مستوى سطح البحر. مع زيادة الارتفاع ، تقل كمية جزيئات الغاز في الهواء ويصبح الهواء أقل كثافة مقارنة بالهواء القريب من مستوى سطح البحر. سيصبح الهواء "رقيقًا". يمارس الهواء الرقيق ضغطًا أقل من الهواء على ارتفاع منخفض.
يتكون الهواء من أحد الغازات الرئيسية التي تحافظ على الحياة ويسمى الأكسجين. تتنفس الكائنات الحية هذا الهواء وتنفسه. في البشر ، يتم سحب الهواء إلى الجسم عن طريق الرئتين واستخدامه لملء الأكياس الهوائية الصغيرة التي تسمح لخلايا الدم بالتقاط الأكسجين ، والذي يتم توزيعه بعد ذلك عبر خلايا الجسم. يمكن بعد ذلك استخدام الأكسجين لتحطيم السكريات وتوليد الطاقة من خلال عملية التنفس الخلوي.
النيتروجين وثاني أكسيد الكربون من الغازات الأخرى التي تعتبر حيوية للنباتات ونموها. تحتاج النباتات إلى ثاني أكسيد الكربون لعملية صنع الطعام ، والتي تسمى عملية التمثيل الضوئي. يأخذون ثاني أكسيد الكربون من الهواء ، ونتيجة لعملية التمثيل الضوئي ، يطلقون الأكسجين مرة أخرى في الهواء.
الاحتراق عملية كيميائية تتفاعل فيها مادة ما بسرعة مع الأكسجين وتطلق حرارة. يدعم الأكسجين الموجود في الهواء العمليات الكيميائية التي تحدث أثناء الحريق. عندما يحترق الوقود ، يتفاعل مع الأكسجين من الهواء المحيط ، ويطلق الحرارة ويولد نواتج الاحتراق (الغازات والدخان وما إلى ذلك).
يساعد الهواء في الحفاظ على درجة الحرارة على سطح الأرض عن طريق تدوير الهواء الساخن والبارد. يعمل الهواء كموصل للحرارة أيضًا.
