Zrak je neophodan za naše živote, udišemo ga cijelo vrijeme kako bismo ostali živi. Ali, možemo li to vidjeti? Možemo li pomirisati? Možemo li to osjetiti ili dodirnuti? Pa ne. No, čak i ako se zrak ne vidi, nema okusa i mirisa, ili ga ne možemo osjetiti ili dotaknuti, osjetivši njegovu prisutnost znamo da je svugdje oko nas. Njegovu prisutnost možemo osjetiti kada sjedimo ispred ventilatora; kad puštamo zmaja za vjetrovitog dana; kad lišće šušti ili se grane njišu. Zapravo, zrak je posvuda na Zemlji. Zrak se također nalazi u površinskom sloju zemlje, u tlu, a nalazi se i oko zemlje u zračnom sloju koji se naziva atmosfera. Zrak u atmosferi sprječava Zemlju da postane prehladna ili prevruća, štiti nas od previše sunčeve svjetlosti ili nas štiti od meteoroida. Zanimljiv?
U ovoj lekciji ćemo naučiti:
Budući da se ne može vidjeti, opipati, pomirisati, pitanje je postoji li zrak. Pa, saznajmo kako možemo dokazati da zrak stvarno postoji. Najjednostavniji način je napuhati balon. Ako uzmete prazan balon, on je bezobličan. Kada napuhate balon, balon će se proširiti i poprimiti oblik (obično okrugli), a mi možemo osjetiti kako zrak gura balon. Balon će postati veći kad god u njega upuhnemo zrak, što znači da zrak zapravo zauzima prostor . Balon se širi zbog plinova, vodene pare i drugih tvari od kojih se zrak sastoji. Oni daju masu zraka, pa možemo zaključiti da zrak ima masu.
Ako zrak zauzima prostor i ima masu možemo zaključiti da je zrak sastavljen od materije, jer već znamo da je materija svaka tvar koja ima masu i zauzima prostor. Tako da, zrak stvarno postoji!
U normalnim uvjetima materija postoji ili kao krutina, kao tekućina ili kao plin. Zrak je plin. To je nevidljiva mješavina mnogih plinova i čestica prašine, u kojoj živa bića žive i dišu. Zrak sadrži važne tvari, poput kisika i dušika, koje su većini vrsta potrebne za preživljavanje. Neodređenog je oblika i volumena. Ima masu i težinu. Sada, pogledajmo pobliže sastav zraka.
Zrak u našoj atmosferi sastoji se od molekula različitih plinova. Najčešći plinovi su dušik (78%), kisik (oko 21%) , drugi plinovi, poput argona (manje od 1%), i ostali plinovi u tragovima u zraku, poput ugljičnog dioksida, helija i neona . Zrak također sadrži vodenu paru. Količina vodene pare varira ovisno o lokaciji (na primjer, je li to tropsko mjesto ili pustinja). Također, zrak sadrži prašinu, pelud i bakterije.
Osim dva svojstva zraka, da zrak zauzima prostor i ima masu, o čemu smo već govorili u ovoj lekciji, postoje i druga svojstva zraka.
Zrak se sastoji od molekula koje su stalno u pokretu. Kako se zrak zagrijava, molekule počinju vibrirati, povećavajući prostor oko svake molekule. To će učiniti da se zrak proširi i postat će manje gust ili lakši. Ili, možemo reći, isti broj molekula zraka zauzima veći prostor ili prostor iste veličine s povišenim tlakom zraka. Kada se zrak ohladi, događa se suprotan učinak. Kako temperatura pada, molekule se kreću sporije, zauzimajući manje prostora.
Čestice zraka guraju se u svim smjerovima, a sila koja pritom djeluje naziva se tlakom zraka. Dok se tlak zraka može odnositi na tlak zraka unutar ograničenog prostora (balon ili košarkaška lopta), atmosferski tlak posebno se odnosi na tlak zraka koji stvaraju molekule zraka iznad određene točke u Zemljinoj atmosferi. Čak i ako se zrak čini laganim, mnogo ga gura prema zemljinoj površini. Možemo doživjeti visok tlak zraka na razini mora jer cijela atmosfera pritišće nas. Tlak zraka je nizak na vrhu planine jer nas manje atmosfere pritiska.
Razlike u tlaku i temperaturi, uzrokuju kretanje zraka, što se doživljava kao vjetar.
Kada uzmemo atmosferski zrak i zatim ga fizički prisilimo u manji volumen, kao rezultat, približavajući molekule jedna drugoj, molekule zauzimaju manje prostora i zrak se komprimira. Komprimirani zrak sastoji se od istog zraka koji udišemo, ali je taj zrak komprimiran u manju veličinu i održava se pod pritiskom. Komprimiranjem zraka molekule se kreću brže, što povećava temperaturu. Taj se fenomen naziva "toplina kompresije".
Nadmorska visina znači visina iznad tla ili iznad razine mora. Kako se nadmorska visina povećava, količina molekula plina u zraku se smanjuje i zrak postaje manje gust u usporedbi sa zrakom bliže razini mora. Zrak bi postao "rijedak". Rijetki zrak vrši manji pritisak od zraka na nižim nadmorskim visinama.
Zrak se sastoji od jednog od glavnih plinova koji održavaju život, a zove se kisik. Živa bića udišu i izdišu ovaj zrak. Kod ljudi, pluća uvlače zrak u tijelo i koriste ga za punjenje sićušnih zračnih vrećica koje omogućuju krvnim stanicama da pokupe kisik, koji se zatim distribuira po stanicama tijela. Kisik se tada može koristiti za razgradnju šećera i stvaranje energije kroz proces staničnog disanja.
Dušik i ugljični dioksid također su drugi plinovi koji su vitalni za biljke i njihov rast. Biljke trebaju ugljični dioksid za proces stvaranja hrane, koji se naziva fotosinteza. Oni uzimaju ugljični dioksid iz zraka, a kao rezultat fotosinteze oslobađaju kisik natrag u zrak.
Izgaranje je kemijski proces u kojem tvar brzo reagira s kisikom i oslobađa toplinu. Kisik u zraku podržava kemijske procese koji se odvijaju tijekom požara. Kada gorivo izgara, ono reagira s kisikom iz okolnog zraka, oslobađajući toplinu i stvarajući produkte izgaranja (plinovi, dim itd.).
Zrak pomaže u održavanju temperature na zemljinoj površini kruženjem toplog i hladnog zraka. Zrak djeluje i kao vodič topline.
